DE3029327A1

DE3029327A1 - Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE3029327A1
Application number: DE19803029327
Authority: DE
Inventors: Yoshiya Matsui; Setsuo Minami; Noritaka Mochizuki; Tadasu Taniguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-08-10
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE3029327C2; US4626082A; FR2463423B1; FR2463423A1

Description

Proj ektionsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, bei einem Kopiergerät zur Verringerung des Konjugationsabstands von einer Objektebene zu einer Bildebene und damit zur kompakten Gestaltung des ganzen Geräts ein sog. zusammengesetztes oder Facetten-Linsensystem zu verwenden, das aus mehreren optischen Systemen zusammengesetzt ist, die jeweils zur Projektion eines Teilbereichs bzw. Bildelements des Objekts auf einen bestimmten Teilbereich der Bildebene ausgebildet sind (und nachstehend als Teil-Linsensysteme bezeichnet werden) und die in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene und längs einer bestimmten Richtung wie beispielsweise längs des Schlitzes bei einem Kopiergerät mit Schlitzbelichtung angeordnet sind.

Ein derartiges Teil-Linsensystem ist beispielsweise in der US-PS 3 592 421 als ein System aus drei axial angeordneten Linsen, in der US-PS 3 584 952 als

VI/rs

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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ein System aus drei axial angeordneten Linsen (wobei bei diesen Systemen die mittlere Linse als Feldlinse wirkt) oder in der JP-OS 53-122426, die der US-Patentanmeldung Serial Nr. 889 404 entspricht, als ein System aus zwei Stablinsen beschrieben, deren axiale Längen größer als ihre wirksamen Blendenöffnungen bzw. Aperturen sind (wobei die mittige Luftschicht als eine Luft-Feldlinse wirkt). Obgleich diese bekannten Linsen bzw. Linsensysteme dadurch vorteilhaft sind, daß sie aufgrund der Wirkung der Feldlinse das Licht wirksam zur Bildebene übertragen, sind sie insofern mangelhaft, als hinsichtlich einer eventuellen Exzentrizität der in axialer Richtung ausgerichteten zwei oder drei Linsen eine sehr feine optische Justierung notwendig ist und in der Umgebung der Feldlinse vorhandener Staub auf die Endbildebene projiziert wird, so daß ein Fehler im erzielten Bild entsteht.

In der US-PS 3 580 675 ist ein Teil-Linsensystem beschrieben, das aus einer einzigen langgestreckten Linse gebildet ist, die in einer Abtastrichtung in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene kein Zwischenbild, jedoch in einer zur Abtastrichtung senkrechten Anordnungsrichtung ein Zwischenbild erzeugt, so daß ein Endbild erzeugt wird, das nur in einer Richtung aufrecht ist. Ein erfindungsgemäßes Teil-Linsensystem unterscheidet sich jedoch demgegenüber dadurch, daß sowohl in der Abtastrichtung als auch in der Anordnungsrichtung oder Reihen-Richtung in einer zur optischen Achse senkrech-™ ten Ebene ein Zwischenbild erzeugt wird, so daß ein Endbild entsteht, das in beiden Richtungen aufrecht ist.

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] Das erfindungsgemäße Teil-Linsensystem unterscheidet sich jedoch auch von einem solchen, das durch eine Kombination der US-PS 3 580 675 und 3 592 542 erzielbar ist, auf folgende Weise:

Das in der US-PS 3 592 542 beschriebene Teil-Linsensystem hat gemäß der Darstellung in der Fig. 6 derselben eine im wesentlichen rechteckige Lichtintensitäts-

4 Verteilung, die mit Ausnahme der Wirkung des cos -Ge-

]Q setzes praktisch ohne Auswirkung der Blendenabdeckung ist, da eine vollständige Feldlinse vorliegt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die erzielte Intensitäts-Verteilung im wesentlichen eine bestimmte Grundgröße

4 ist, die mit der Wirkung des cos -Gesetzes usw. überlagert ist. Beim Anordnen einer Mehrzahl derartiger Teil-Linsensysteme in einer Reihe mit einem gegebenen Teilungsabstand und beim weiteren Anordnen einer Mehrzahl derartiger Reihen unter gegenseitiger Versetzung um einen halben Teilungsabstand ist eine sehr genaue Anordnungs-Teilung mit einer sehr schwierigen Justierung notwendig, um in der Abtastrichtung eine gleichförmige zeitlich integrierte Belichtung zu erzielen.

Zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten optischen Durchlaß-Systemen ist auch ein Reflexions-Teil-Linsensystem aus einer einzigen Stablinse bekannt,, das in der JP-OS 54-54057 beschrieben ist, die der US-Patentanmeldung Serial Nr. 949 047 entspricht. Dieses Teil-Linsensystem macht jedoch eine schwierige optische Justierung zwischen der Stablinse und dem zugeordneten Spiegel erforderlich.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsvorrichtung zu schaffen, die in den Abmessungen kompakt ist und die unter einfacher optischer Justierung eine gleichförmige Belichtungs-Verteilung ergibt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Teil-Linsensysteme verwendet werden, die jeweils aus einer einzigen Stablinse gebildet sind, deren axiale Länge größer als ihre wirksame Blendenöffnung ist und die so ausgebildet

IQ ist, daß sie in der Linse ein umgekehrtes Zwischenbild erzeugt und dann ein einem Bildelement der Objektebene entsprechendes aufrechtes Bild mit einfacher Vergrößerung auf die Bildebene unter Gaußscher Lichtintensitäts-Verteilung an dieser projiziert, und daß diese Teil-

Tc Linsensysteme in Reihen mit einem vorbestimmten Teilungsabstand in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene angeordnet werden, wobei die Reihen um einen halben Teilungsabstand gegeneinander versetzt werden, um damit eine gestaffelte bzw. versetzte Anordnung zu bilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 sind schematische Ansichten herkömmlicher Teil-Linsensysteme.

Fig. 4 ist eine optische Darstellung zur Erläuterung eines Teil-Linsensystems der Projektionsvorrichtung.

Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Lichtintensitäts-Verteilung des Teil-Linsensystems der Projektionsvorrichtung zeigt. 35

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Fig. 6 ist eine schematische Ansicht der

Projektionsvorrichtung, die durch eine versetzte Anordnung der Teil-Linsensysteme gebildet ist.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine Umfangs-Absorptionsschicht einer Stablinse der Projektionsvorrichtung zeigt.

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die ein

Verfahren zur Erzeugung einer Kugelfläche der Stablinse veranschaulicht.

Fig. 9, 1OA, 1OB und 11 sind Ansichten von verschiedenerlei Ausführungsarten der

Lagerung mehrerer Teil-Linsensysteme der Projektionsvorrichtung in Haltern.

Fig. 12 ist eine schematische Ansicht eines Kopiergeräts, bei dem die Projektions

vorrichtung verwendet wird.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen herkömmliche Teil-Linsensysteme. Nach Fig. 1 wird ein Objekt 4 als ein aufrechtes Bild 5 mit einfacher Vergrößerung mit Hilfe von Linsen 1, 2 und 3 projiziert, von welchen die Linse als eine Feldlinse wirkt, an der ein umgekehrtes Zwischenbild erzeugt wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten

Linsensystem wird mit Hilfe von Stablinsen 6 und 7, on

deren axiale Länge größer als die wirksame Blendenöffnung bzw. Apertur ist, ein Objekt 8 zuerst als ein umgekehrtes Zwischenbild 9 fokussiert und danach als ein aufrechtes Bild 10 mit einfacher Vergrößerung projiziert. Ein die wirksame Blendenöffnung übertretender

Strahl 12 wird von einer sich in axialer Richtung erstreckenden Absorptionsschicht 11 absorbiert und daher

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nicht zur Bildebene durchgelassen. Die Lichtintensitäts-Verteilung an der Bildebene ist somit durch die Blendenabdeckung bestimmt.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Linsensystem wird ein Objekt 14 über Stablinsen 13, einen Spiegel 16 und einen Strahlenteiler 15 als ein Bild 17 projiziert. Die Stablinse 13 und der Spiegel 16 sind so angeordnet, daß sie ein System bilden, das dem. in Fig. 2 gezeigten System aus den Linsen 6 und 7 äquivalent ist.

Die Fig. 4 zeigt schematisch ein Teil-Linsensystem der Projektionsvorrichtung, bei dem die wirksame Öffnung einer Stablinse 18 im wesentlichen mit dem Innendurchmesser einer Absorptionsschicht 22 übereinstimmt. In der folgenden Erläuterung wird angenommen, daß die wirksame Öffnung gleich dem Außendurchmesser der Linse ist, jedoch ist eine vergleichbare Wirkungsweise auch dann erzielbar, wenn der Außendurchmesser der Linse größer als die wirksame Öffnung ist, solange die beiden als im wesentlichen identisch angesehen werden können. Die Stablinse 18 hat eine axiale Länge in der Größenordnung der zusammengefaßten Länge der Linsen 6 und 7 nach Fig. 2 und damit eine Länge, die größer als

die wirksame Öffnung ist. Ein Objekt 19 wird zuerst in der axialen Mitte der Stablinse 18 als ein umgekehrtes Zwischenbild 20 fokussiert und schließlich auf die Bildebene als ein aufrechtes Bild 21 mit einfacher Vergrößerung bzw. der Vergrößerung 1:1 projiziert. Die

Lichtstrahlen von dem Objekt 19 her werden durch die erste Fläche der Stablinse 18 so gebrochen, daß sie an der Zwischenbildebene konvergieren, wonach sie divergieren und durch die zweite Fläche der Stablinse 18 erneut so gebrochen werden, daß sie an der BiId-

ebene konvergieren. Der Raumwinkel der zur Bildebene

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•j konvergierenden Lichtstrahlen ist an der optischen Achse am größten, nimmt allmählich ab, wenn die Strahlen aus der optischen Achse verschoben sind, wie es durch φ in Fig. 5 dargestellt ist, und wird schließlich am c Rand des wirksamen Bildwinkels zu Null. Auf diese Weise steigt die Öffnungsabdeckung mit einer Steigerung des Bildwinkels an und erreicht 100 % an der Grenze des wirksamen Bildfelds, an der die zur Abbildung beitragenden Lichtstrahlen zu Null werden. Die Fig. 5 zeigt

in die Lichtintensitäts-Verteilung an der Bildebene. Falls das Objekt eine gleichförmige Helligkeits-Verteilung hat, nimmt aufgrund der vorstehend beschriebenen Öffnungsabdeckung die Lichtintensität an der Bildebene eine Gaußsche Verteilung an. In der Fig. 5 stellt die Ordinate die Lichtintensität dar, während die Abszisse den Bildwinkel bzw. die dem vertikalen Abstand von der Achse entsprechende Bildhöhe darstellt.

Falls die Linse nach links und rechts symmetrisch ist, läuft ein Strahl, der den Winkel der zur Abbildung beitragenden Lichtstrahlen halbiert und als Hauptstrahl bezeichnet wird, durch die Stablinse parallel zur optischen Achse. Folglich werden die zur Abbildung beitragenden Lichtstrahlen an der Bildseite symmetrisch zu denjenigen an der Objektseite.

Zur Erzielung einer gewünschten Lichtintensitäts-Verteilung an der Bildebene mit Hilfe der idealen Öffnungsabdeckung ist es notwendig, den Durchlaß der Lichtstrahlen außerhalb der wirksamen Öffnungsfläche der Linse zur Bildebene zu verhindern. Zu diesem Zweck ist außerhalb der wirksamen Öffnung der Stablinse 18 die Absorptionsschicht 22 vorgesehen, die die die wirksame Öffnungsfläche verlassenden Lichtstrahlen dämpft bzw. vernichtet. Die Lichtabsorptionsschicht 22 kann eine Schicht sein, an deren Oberfläche die Lichtab-

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sorption erfolgt, oder aber eine Schicht, an der die Lichtabsorption im Verlauf des Lichtdurchlasses in der Schicht erfolgt. Die Lichtabsorption an der Oberfläche ist beispielsweise mit einer schwarzen Beschichtung oder einem um die Linse herum angebrachten Linsentubus erzielbar, während die Lichtabsorption beim Lichtdurchlaß beispielsweise mittels einer Kombination aus einer Kunststofflinse und einer Absorptionsschicht aus schwarzem Acrylharz erzielbar ist, das zur Verringerung der inneren Reflexion an der Grenzfläche im wesentlichen den gleichen Brechungsindex wie der Kunststoff hat. Ferner kann auch eine Lichtstreufläche weitgehend als eine derartige Absorptionsschicht dienen.

Nachstehend werden die Parameter der Stablinse erläutert, die vorzugsweise den Bedingungen genügen sollten, die durch die folgenden Gleichungen (4) bis (7) gegeben sind. Es ist nun angenommen, daß r.. der Krümmungsradius der ersten Fläche an der Objektseite der Stablinse 18 ist, r₂ der Krümmungsradius der zweiten Fläche derselben an der Bildseite ist (und in dem dargestellten Fall negativ ist), d die axiale Linsendicke bzw. der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche längs der optischen Achse ist, η der Brechungsindex ist, φ* die wirksame Öffnung der Linse ist, φ - der maximale Durchmesser des wirksamen Objektfelds ist, S₁ der Abstand von der ersten Fläche der Stablinse 18 zu dem Objekt 19 ist (der in dem dargestellten Fall negativ ist) und Fe die wirksame F-Zahl an der Objektseite ist. Fe, S₁, η und jo_Q sind Parameter, die im voraus bestimmbar sind und aus denen nach der Idealabbildungstheorie die anderen Parameter r.,, r₂, d und φ* bestimmt werden können.

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Zunächst ist aus der Definition der F-Zahl die folgende Gleichung erzielbar:

Ferner führt die Paraxial-Abbildungstheorie in einem System zur aufrechten Abbildung mit einfacher Vergrößerung zu der folgenden Gleichung:

a_xe' +^e¹ =2 (2)

ic Im Hinblick auf eine einfache Linsenherstellung wird vorausgesetzt, daß die erste und die zweite Fläche die gleiche Brechkraft haben. In der vorstehenden Gleichung (2) ist oC der umgesetzte Neigungswinkel an der Objektseite, ψ* die Brechkraft der ersten Fläche und

. e¹ Ξ d/n.

Ferner wird aus der Bedingung, daß die wirksame Öffnung bei dem maximalen Bildwinkel zu Null wird, die folgende Gleichung erzielt:

i (is- V) * k = V₁ (3)

wobei $$_Q > 0 ist und φ^ <· 0 ist.

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] Die vorstehenden Gleichungen (1), (2) und (3) werden gemeinsam gelöst, um damit φ., r* , r~ und d auf folgende Weise zu gewinnen:

Φΐ - (4)

η - 1
X₁= (5)

α ) _x ι 2 2 ££

d = 2nS_t (P-) (7)

^L Φθ

Ferner wurde festgestellt, daß die erwünschte optische Wirkungsweise auch dann erzielbar ist, wenn die vorstehend genannten Parameter gegenüber den vorstehenden Bedingungen um +_ 10 % abweichen, d. h. , solange die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

η - 1 η - 1

	¹ 2	ii,. 2 '■	^<rl^<K2^x	1 ^Sl	φΟ ¹ 2	ΦΟ	2 ^):	2	I j i
		1	<r₂<-K₁x		η		- 1		ι
₁					ΦΙ	,
	¹ Φϋ 2	2 ^):		*~Τ^):*	φ -ι 2
- -	*^Kk* ~2
η -

	hι» 2

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χ (Ji) <d < K χ 2HS χ (Jj)

(Ji) <d < K₂ χ 2HS₁ χ (Jj)

wobei K₁ = 0,9 und K₂ » 1,1 gilt.

Im folgenden sind bestimmte Zahlenbeispiele für

die Parameter angegeben, die mit Ausnahme des Brechungs .index in Millimetern angegeben sind:

Zahlenbeispiele

Φ Φ S Mate- r r d P

^Φ0 ^Φ1 ^bl η rial ^rl ^r2 ^α

5.43 1.68 28.2 1.720000 LaK5 4.798 -4.798 30 1.68

II 5.04 1.68 29.1 1.51633 BK7 3.756 -3.756 29.4 1.€β

. Die Objektfelder der Teil-Linsensysteme, die jeweils eine Gaußsche Lichtintensitäts-Verteilung haben, können dadurch überlappt werden, daß eine Mehrzahl derartiger Teil-Linsensysteme längs einer bestimmten Richtung mit einem bestimmten Teilungsabstand in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene angeordnet wird und ferner mehrere Reihen in einer derartigen Anordnung vorgesehen werden. Derartige Reihen von Teil-Linsensystemen können einfach parallel zueinander angeordnet werden, jedoch ist die versetzte Anordnung vorzuziehen, bei der jede Reihe in bezug auf die Nachbarreihe um einen halben Teilungsabstand versetzt ist, wodurch über die Schlitzlänge die Gleichmäßigkeit der zeitlich integrierten Belichtung in der Abtastrichtung verbessert wird.

Der vorstehend genannte Teilungsabstand P der Anordnung hat den nachstehend angegebenen Toleranzspielraum:

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X φ_]_ < P < M₂ X

wobei M₁ =0,9 und M„ = 1,5 gilt, obgleich M_? gewünschtenfalls auch größer gewählt werden kann.

Falls gemäß der Darstellung in Fig. 7 eine Stablinse 18' mit einer in feiner Weise rauhen Oberfläche an dem Außenumfang und auf dieser mit einer Absorptionsschicht 22' versehen wird, deren Brechungsindex im wesentlichen gleich demjenigen der Linse ist, ist es möglich, die gewünschte Gaußsche Lichtintensitäts-Verteilung zu erzielen, da die in den Grenzbereich zwisehen der Stablinse 18' und der Absorptionsschicht 22' eintretenden unnötigen Strahlen aufgrund des fehlenden Unterschieds der Brechungsindizes nahezu durchgelassen und in der Absorptionsschicht 22' abgeschwächt werden, während eine an diesem Grenzbereich reflektierte kleinere Komponente durch Streuung gleichfalls abgeschwächt wird.

Die Fig. 8 veranschaulicht ein Verfahren zur Formung der Kugelflächen der Stablinse; dabei wird ein Glasfaserstab 23, dessen Außendurchmesser im voraus mit einer Genauigkeit von + 5 pm geschliffen wird, in ein Spannfutter 25 eingesetzt, das mittels eines Präzisionslagers 24 gelagert ist. Der Glasfaserstab 23 kann mit einer äußeren Lichtabschirmung, beispielsweise durch eine schwarze Beschichtung versehen werden. Das Festhalten mittels des Spannfutters ist auf einfache Weise erzielbar, da die schließlich zu Erzielende Stablinse eine verhältnismäßig große axiale Länge hat. Dem Glasfaserstab 23 ist ein Bearbeitungs-Schleifstein 26 gegenübergesetzt, der mittels eines Präzisionslagers 27

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ORIGINAL INSPECTED

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gelagert ist. 28 und 29 sind Motoren. Der Schleifstein 26 hat zylindrische Form, wobei das Schleifen mit seiner Innenfläche erfolgt; die Drehachse des Schleifsteins überkreuzt diagonal die Mittelachse des Glasfaserstabs 23.

Der Glasfaserstab 23 wird ohne Vibration mittels des Motors 28 mit geringer Drehzahl gedreht, während der Schleifstein 26 mit hoher Drehzahl mittels des Motors 29 in Umlauf versetzt wird.

Der Schleifstein 26 wird zusammen mit dem Präzisionslager 27 und dem Motor 29 in Pfeilrichtung vorgeschoben und nach Vollendung der Bearbeitung an einer bestimmten Stelle in die dargestellte Stellung zurückgebracht. Auf diese Weise wird die Kugelfläche an einer Stirnseite fertiggestellt. Die Kugelfläche an der anderen Stirnseite kann auf gleichartige Weise hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird eine Kugelfläehe in einer kurzen Zeit von ungefähr drei Sekunden fertiggestellt, wobei' ein Zentrierungsschritt weggelassen werden kann, da die Exzentrizität durch die Präzision der Bearbeitungsmaschine bestimmt ist.

Eine sphärische Fläche, die einen großen Krümmungsradius hat, d. h., ein geringes Abschleifen erforderlich macht, kann auf zufriedenstellende Weise mittels eines feinen Schleifsteins erzielt werden; es ist jedoch vorzuziehen, zur Erzielung einer höheren Flächengenauigkeit einen rauhen Schleifstein (Nr. 400 bis 600) und einen feinen Schleifstein (Nr. 2000 bis 3000) in Verbindung zu verwenden.

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Nachstehend wird zur Erläuterung eines Verfahrens zur Halterung der vorstehend beschriebenen Teil-Linsensysteme auf die Fig. 9 bis 10 Bezug genommen. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel werden in einen Nutenblock 30a, der in einem regelmäßigen Teilungsabstand U-förmige Nuten hat, mehrere Teil-Linsensysteme in einer Reihe angeordnet und mittels eines Elastomer-Klebstoffes festlegt, wonach auf gleichartige Weise ein weiterer Nutenblock 30b mit mehreren Teil-Linsen-Systemen versehen wird und die Nutenblöcke 30a und 30b miteinander verbunden werden, nachdem in die Zwischenräume zwischen den Teil-Linsensystemen ein undurchsichtiges Elastomer-Material 31 als Stopfmaterial eingefüllt wurde. Die Nuten des Blocks 30a sind so angeordnet, daß sie gegenüber denjenigen in dem Block 30b um eine halbe Teilungsbreite versetzt sind, so daß die mehreren Teil-Linsensysteme von der Eintrittsseite her gesehen versetzt angeordnet sind. Die Nuten der Blöcke 30a und 30b können auch statt U-förmig V-förmig sein.

Die Fig. 1OA und 1OB zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Stablinsen 18 in einem gleichmäßigen Teilungsabstand auf einem Nutenblock 32 mit V-förmigen Nuten ausgerichtet v/erden und nach Beschichtung mit einem Elastomer-Klebmittel auf eine flache Platte 33 übertragen und an dieser festgelegt werden. Nachdem auf diese Weise die erste Reihe der Anordnung fertiggestellt ist, wird eine auf gleichartige -Weise an einer Platte 33' festgelegte zweite Reihe in der Weise hinzugefügt, daß die Stablinsen 18 einander an ihrem Außenumfang berühren und eine versetzte Anordnung bilden. Durch geeignete Wahl des Teilungsabstands der Nuten können die Stablinsen in der gleichen Reihe auch so angeordnet werden, daß sie sich im wesentliehen gegenseitig berühren.

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Die Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein einteiliger Block 34 vorgesehen ist, der mit durchgehenden Löchern versehen ist, die von der Eintrittsstirnseite her gesehen versetzt angeordnet sind und die Stablinsen 18 aufnehmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient der Block 34 als ein Lichtabschirmteil .

Nunmehr wird die Fig. 12 Bezug genommen, die die Anwen-'^ dung der Projektionsvorrichtung in einem Kopiergerät zeigt, in welchem eine Trommel 35 mittels eines nicht gezeigten Motors mit konstanter Drehzahl in Pfeilrichtung in Umlauf versetzt wird, die an ihrem Umfang mit einem photoempfindlichen Material 36 versehen ist, welches in Aufeinanderfolge aus einem leitenden Substrat, einer photoleitfähigen Schicht und einer durchsichtigen Isolierdeckschicht besteht. Das photoempfindliche Material 36 wird zuerst mittels eines Koronaentladers gleichförmig geladen, und zwar positiv oder

negativ in Abhängigkeit davon, ob die photoleitfähige Schicht aus einem N-Halbleiter oder einem P-Halbleiter zusammengesetzt ist. Darauffolgend wird das photoempfindliche Material 36 bildweise mittels einer Vorlage 39 belichtet, die auf einem durchsichtigen Vorlagen-

träger 38 aufgelegt ist, der synchron mit der Drehung der Trommel 35 in Pfeilrichtung mit einer Geschwindigkeit verschoben wird, die gleich der mit dem Kehrwert der Bildvergrößerung multiplizierten Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 35 ist (und die im Falle einfacher

Vergrößerung 1:1 gleich dieser Umfangsgeschwindigkeit ist), wobei mittels einer Projektions-Linsenanordnung 40 ein Bild auf dem photoempfindlichen Material 36 fokussiert wird. Ein der Linsenanordnung 40 gegenüberstehender Bereich der Vorlage 39, d. h. ein auf dem photoempfindlichen Material 36 abzubildender Bereich

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wird mittels einer Beleuchtungseinheit 41 aus einer Lampe und einem Reflektor beleuchtet. Das Ausmaß der Belichtung des photoempfindlichen Materials 36 kann beispielsweise durch Regelung der Beleuchtungsmenge eingestellt werden.

Zugleich mit der bildweisen Belichtung über die Linsenanordnung 40 wird das photoempfindliche Material 36 einer Ladungslöschung mit Hilfe eines Koronaentladers 42 unterzogen, der eine zur Polarität des Koronaentladers 37 entgegengesetzte Polarität hat; dadurch wird ein Ladungsmuster auf dem photoempfindlichen Material 36 erzeugt, das dem Bild auf der Vorlage 39 entspricht. Im weiteren wird das photoempfindliche Material 36 einer gleichförmigen Belichtung mittels einer Lampe 43 unterzogen, um auf ihm ein elektrostatisches Ladungsbild mit gesteigertem Kontrast zu bilden. Das auf diese Weise erzeugte Ladungsbild wird beispielsweise unter Verwendung von Kaskaden-Entwicklung oder Magnetbürsten-Entwicklung in einer Entwicklungsstation 44 als ein Tonerbild sichtbar gemacht. Darauffolgend wird dieses Tonerbild auf ein Bildempfangsblatt 47 übertragen, das von einer nicht gezeigten Vorratsvorrichtung her zugeführt wird und mit Hilfe von Walzen und 46 mit dem photoempfindlichen Material 36 in Berührung gehalten und mit der gleichen Geschwindigkeit wie das photoempfindliche Material 36 vorgeschoben wird. Zur Verbesserung des Übertragungs-Wirkungsgrads wird dem Bildempfangsblatt 47 von seiner Rückseite her an der Übertragungsstelle mittels eines Koronaentladers eine Ladung erteilt, deren Polarität derjenigen des Entwicklungstoners entgegengesetzt ist. Nachdem das Tonerbild auf dem Bildempfangsblatt an einer geeigneten Fixierstation beispielsweise mit einer Wärmefixiervor-

^OJ richtung mit einem Paar von Walzen 49 und 50 fixiert

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] wurde, die in Andruckberührung mit dem Bildempfangsblatt 47 gehalten werden, wird das Bildempfangsblatt zu einer nicht gezeigten Aufnahmevorrichtung vorgeschoben.

Das photoempfindliche Material wird nach der Bildübertragung einem Reinigungsschritt mittels einer elastischen Rakel 51 unterzogen, die mit dem photoempfindlichen Material in Andruckberührung gehalten wird, um dadurch eventuell zurückbleibende Tonerteilchen zu entfernen; danach wird das photoempfindliche Material für den nachfolgenden Abbildungszyklus wieder verwendet. Gemäß der vorstehend Erläuterung ist der Entlader 42 so angeordnet, daß die Ladungslöschung an der Oberfläche des photoempfindlichen Materials 36 gleichzeitig mit der bildweisen Belichtung erfolgt; es ist jedoch auch möglich, den Entlader zwischen dem Entlader 37 und dem Abbildungssystem anzuordnen, um die Ladungslöschung vor der bildweisen Belichtung auszuführen. In diesem Falle kann die Lampe 43 weggelassen werden. Ferner kann das photoempfindliche Material 36 ein Material ohne Isolierdeckschicht sein. In diesem Fall sind der Entlader 42 und die Lampe 43 nicht erforderlich.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung zeichnet sich die Projektionsvorrichtung durch eine stabile optische Leistungsfähigkeit, eine einfache optische Justierung und einen kurzen Konjugationsabstand aus, der sie für die Verwendung bei einem kompakten Kopiergerät oder dgl. geeignet macht.

Die beschriebene Projektionsvorrichtung ist aus einer Anordnung axialer Teil-Linsensysteme zusammengesetzt, wobei jedes Teil-Linsensystem aus einer einzigen Stablinse gebildet ist, deren axiale Länge größer als

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die wirksame Öffnung ist und das zur Abbildung eines Zwischenbilds eines Bildelements der Objektebene und weiter zum Projizieren eines aufrechten Bilds mit einfacher Verstärkung ausgebildet ist, das weder vertikai noch seitlich umgekehrt ist, und zwar in der Weise, daß die dem Bildelement entsprechende Lichtintensität an der Bildebene aufgrund der Öffnungsabdeckung auf die Form einer Gaußschen Verteilung festgelegt ist; dabei sind die Teil-Linsensysteme in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene so angeordnet, daß sich die Lichtintensitäts-Verteilungen der Systeme in ihren Umfangsbereichen an der Bildebene überlappen, wobei jede Reihe der Systeme in der Anordnung in bezug auf die benachbarte Reihe um einen halben Teilungsabstand versetzt ist, um dadurch in der Abtastrichtung eine gleichmäßige zeitintegrierte Belichtungsverteilung zu erzielen.

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Leerseite

Claims

10 Patentansprüche

1. Projektionsvorrichtung mit mehreren axialen Teil-Linsensystemen, die in einer bestimmten Richtung in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene angeordnet sind und die jeweils zur Projektion eines Bildelements einer Objektebene auf einen bestimmten Bereich einer Bildebene ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil-Linsensystem (18; 18') durch eine einzige Stablinse gebildet ist, deren axiale Länge größer als ihre wirksame Blendenöffnung ist und die nach der Erzeugung eines umgekehrten Zwischenbilds (20) in dem mittleren Bereich der Linse ein aufrechtes Bild mit einfacher Vergrößerung projiziert, und daß an dem Außenumfang einer jeden Stablinse eine Absorptionsschicht (22; 22') zur Festlegung der Lichtintensität an der Endbildebene auf eine Gaußsche Verteilung angebracht ist.

2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Linsensysteme (18) in versetzter Form angeordnet sind, bei der jede Reihe von Teil-Linsensystemen in bezug auf eine benachbarte Reihe vom Lichteintrittsende her gesehen um einen halben Teilungsabstand (P) versetzt ist.

VI/rs

1 30003/0798

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Dresdner Bank (München) Klo. 393!) 844

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302932

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3. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil-Linsensystem (18) die folgenden Bedingungen erfüllt:

η - 1 η - 1 <ri < K₂ x

ι ₍ to- <b_ >_x ι

O₁ 2. 1 $2_ ^sl

2
10

η - 1 η - 1

S₁ ^v 2 2" ^;Λ φι S₁

2 Z

bei welchen

2Q . r₁ und r_? die Krümmungsradien der ersten bzw.

der zweiten Fläche der Linse sind, d die axiale Dicke der Linse ist,

η der Brechungsindex der Linse ist,

φ die wirksame Blendenöffnung der

Linse ist,

φ der maximale Durchmesser des wirksamen

Objektfelds ist,

S₁ der Abstand von dei?-ersten Fläche der Linse zu der Objektebene ist, K₁ = 0,9 und
K_n = 1,1 ist.

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]

4. Projektionsvorrichtung mit mehreren axialen Teil-Linsensystemen, die in einer vorbestimmten Richtung in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene angeordnet sind und jeweils zum Projizieren eines BiIdelements einer Objektebene auf einen bestimmten Bereich einer Bildebene ausgebildet sind, gekennzeichnet durch erste und zweite Teil-Linsensysteme (18), die jeweils aus einer einzigen Stablinse gebildet sind, deren axiale Länge größer als ihre wirksame Blendenöffnung

TO ist und die nach der Bildung eines umgekehrten Zwischenbilds (20) in dem mittleren Bereich der Linse ein aufrechtes Bild mit einfacher Vergrößerung projiziert, an dem eine Gaußsche Lichtintensitäts-Verteilung entsteht, einen ersten Nutenblock (30a), der mit Hilfe daran mit gleichmäßigem Teilungsabstand ausgebildeter Nuten zum Anordnen einer Mehrzahl der ersten Teil-Linsensysteme in einer zu den optischen Achsen senkrechten Richtung angeordneten Reihe dient, einen zweiten Nutenblock (30b), der mit Hilfe von Nuten, die von dem Lichteintrittsende her gesehen um einen halben Teilungsabstand gegenüber den Nuten des ersten Nutenblocks versetzt sind, zum Anordnen einer Mehrzahl der zweiten Teil-Linsensysteme dient, und einen Lichtabschirmteil (31) zum Abfangen des in die Zwischenräume zwischen den Teil-Linsensystemen eintretenden Lichts.

5. Projektionsvorrichtung mit mehreren axialen Teil-Linsensystemen, die in einer bestimmten Richtung in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene angeordnet sind und jeweils ein Bildelement einer Objektebene auf einen bestimmten Bereich einer Bildebene projizieren, gekennzeichnet durch erste und zweite Teil-Linsensysteme (18), die jeweils aus einer einzigen Stablinse gebildet sind, deren axiale Länge größer als ihre wirksame Blendenöffnung ist und die nach der Bildung eines umgekehrten Zwischenbilds in dem mittleren

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] Bereich der Linse ein aufrechtes Bild mit einfacher Vergrößerung projiziert, an dem eine Gaußsche Lichtintensitäts-Verteilung entsteht, einen ersten Halter (33) , auf dem in regelmäßigem Teilungsabstand r eine Mehrzahl der ersten Teil-Linsensysteme gelagert ist, einen zweiten Halter (33¹), auf dem eine Mehrzahl der zweiten Teil-Linsensysteme in der Weise gelagert ist, daß sie in tangentialer Berührung mit den ersten Teil-Linsensystemen stehen, und ein Lichtabschirmteil zum Abfangen des in die Zwischenräume zwischen den Teil-Linsensystemen eintretenden Lichts.

6. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtabschirmteil (31) aus einem Elastomer gebildet ist.

7. Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsflächen der Stablinsen (18) ausschließlich durch iSchlei- fen geformt sind.

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