DE3245477A1

DE3245477A1 - Optisches system zur bilddrehung

Info

Publication number: DE3245477A1
Application number: DE19823245477
Authority: DE
Inventors: Yu Kokubunji Tokyo Yamada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-08
Publication date: 1983-06-16
Also published as: US4529276A; JPH0441326B2; JPS58100116A

Description

Optisches System zur Bilddrehung

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System zur Bilddrehung₅ das fähig ist, die Lage eines Bildes im Hinblick auf die optische Achse zu drehen und das zur Verwendung z.B. bei einem Mikrofilmlesegerät oder einem Mikrofilmlese/Druckgerät geeignet ist.

Ein optisches System, das in der Läge ist, die Position eines Bildes um die optische Achse eines Abbildungssystems beliebig zu drehen, ist bei verschiedenen Anu/endungsarten, z.B. bei einem Mikrofilmlesegerät und einem Mikrofilmlese/ Druckgerät, eru/ünschenswert. Das Bild auf einem Mikrofilm u/irH πρΜ/öhnlich in normaler Stellung aufgezeichnet, /jedoch auch oft in einer senkrecht umgekehrten Stellung;

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/4

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dieses umgekehrte Bild muß in die normale Stellung mittels einer geeigneten Vorrichtung zurückgebracht werden.

c Um das Bild um die optische Achse eines Abbildungssystems zu drehen, ist bereits ein optisches Element mit einer ungeraden Anzahl von Reflexionen des Lichtbündels bekannt; die Drehung eines projezierten Bildes kann durch Drehung eines solchen optischen Elements erreicht werden.

Fig. 1, die bereits wie Fig. 2 an dieser Stelle erläutert werden soll, zeigt ein das Bild drehendes optisches System, das für ein bilddrehendes optisches Element eines Einmal-Reflexiontyps ein Umkehrprisma ver-. p. u/endet, vi/obei eine Projektionslinse 1, ein Bildschirm 2, eine Pupille 3 einer Projektionslinse, die dem Bildschirm gegenüberliegt und ein kreisförmiges Lichtbündel gemäß Fig. 2 hindurchläßt, und ein Umkehrprisma 4 dargestellt sind, das das Bild drehende optische System verkörpert

2Q und eine solche Größe besitzt, daß es das gesamte durch die Pupille 3 kommende Lichtbündel aufnimmt, ohne eine Verdunkelung in diesem zu verursachen. Das Lichtbündel aus der Projektionslinse 1 wird durch das Umkehrprisma 4 hindurch auf den Bildschirm 2 projiziert, wobei durch Drehung

2g des Prismas um die optische Achse der Projektionslinse das Bild auf dem Bildschirm gedreht werden kann. Solche bilddrehenden Elemente, die eine ungerade Anzahl von Reflexionen aufweisen, bringen jedoch die Erfordernis langer Flächen entlang der Axialrichtung des abbilden-

OQ den Systems mit sich und führen somit zu einer größeren Abmessung und ansteigenden Produktionskosten. Ein kleineres bilddrehendes Element, das insbesondere in der axialen Abmessung L verkleinert ist, ist bezüglich der geometrischen Konstruktion des optischen Systems und auch der Produktionskosten erwünschenswert; es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine derartige· Größen-

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verminderung zu einer ungleichmäßigen Beleuchtungsstärke im projezierten Bild führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches 5

System zur Bilddrehung zu schaffen, das in der Lage ist, sogar mit einem kleinen das Bild drehenden optischen Element ein Bild mit einheitlicher Beleuchtungsstärke zu erzeugen»

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das erfindungsgemäße optische System zur Bilddrehung ein abbildendes optisches Element zur Bilderzeugung, ein das Bild drehendes optisches Element mit verkleinertet Abmessung,

das um die optische Achse des abbildenden optischen 15

Elements drehbar ist, und ein zwischen dem abbildenden optischen Element und dem das Öild drehenden optischen Element angeordnetes und synchron mit diesem gedrehtes Abschirmölement aufweist.

Das Abschirmelement ist vorgesehen, um die ungleichmäßige Beleuchtungsstärke, die von einer teilweisen durch das das Bild drehende optische Element verursachten Verdunkelung des Lichtbündels, das aus der Pupille des abbildenden optischen Elements kommt, herrührt, einwandfrei auszugleichen.
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Beispielhaft ist hier zur Erklärung für das das Bild drehende optische Element wie bei den vorstehenden herkömmlichen Ausführungsformen das Umkehrprisma verwendet. Die Erfindung ist jedoch bei jedem das Bild drehenden optischen Element, das eine ungeradzahlige Anzahl von Lichtreflexionen aufweist und eine gerade Fläche entlang der optischen Achse des abbildenden optischen Elements hat, wie z.B. das Abbe'sche Prisma mit dreimaliger Reflexion oder das Vee'sche Blockprisma mit fünfmaliger Reflexion, anwendbar. Ebenso ist das das Bild drehende optische

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Elemebt nicht auf Prismas begrenzt. Das Abbe¹sehe Prisma kann z.B. durch drei Spiegel ersetzt werden.

c Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand den Zeichnungen -ausführlich erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines beispiel_in haften herkömmlichen optischen Systems zur Bilddrehung,

Fig. 2 eine Ansicht des aus der Pupille des
Projektionslinsensystems kommenden und auf das Umkehrprisma gerichteten Lichtbündelflusses beim optischen
_ις System gemäß Figur 1,

Fig. 3 eine Ansicht des optischen Wegs im optischen System, wenn das Umkehrprisma in Figur 1 in. der axialen Abmessung verkleinert ist,

Fig. 4A, 4B und 4C zeigen das Ausmaß der durch das

Umkehrprisma im Lichtbündel, das aus der Pupille der Projektionslinse kommt und die Bildebene im
optischen System in Figur 3 erreicht, hervorgerufenen „,. Verdunkelung,

Fig.5 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels des das Bild drehenden optischen Systems der Erfindung, und

gg Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Systems zur Bilddrehung, bei welchem das Umkehrprisma und
die Membran miteinander vereint sind.

gc Fig. 3 zeigt den optischen Weg im optischen System,

wobei das in Figur¹ 1 gezeigte Umkehrprisma 4 in Axial-

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richtung gekürzt ist. Das durch die Pupille 3 der Projektionslinse 1 gehende Lichtbündel wird durch ein solches verkürztes Prisma teilweise verdunkelt, wie die

Figuren 4A, 4B und 4C zeigen, wobei der Anteil des Licht-5

bündeis, der von der Pupille kommt und durch das Prisma übertragen wird, durch eine gestrichelte Fläche angezeigt ist. Das Ausmaß dieser Verdunkelung verändert sich je nach der örtlichen Beziehung zwischen dem Prisma und der Projektionslinse, der Anteil des aus der Pupille kommenden und durch das Prisma übertragenen Lichtbündels wird jedoch allgemein durch eine mit geraden und bogenförmigen Linien begrenzte Fläche dargestellt.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsge-

mäßen optischen Systems zur Bilddrehung und ebenfalls die Art und Weise der Entstehung einer ungleichen Beleuchtungsstärke, die aus einer teilweiseh Verdunkelung des Lichtbündels aus der Projektionslinse durch das Umkehrprisma resultiert. In Fig. 5 sind Prismenkanten -

9, 10 auf einer unteren Fläche des Prismas angeordnet

und senkrecht zur optischen Achse der Projektionslinse 1. Lichtbündel 6 treten parallel zur optischen Achse in die Projektionslinse ein, wobei die äußersten Strahlen des Lichtbündels jeweils durch die Pupille der 25

Projektionslinse 1 und durch die Prismenkante 9 begrenzt sind. Schräge Lichtbündel 7, 8 befinden sich an der Grenze des maximalen Bildes für aus dem Prisma 4 kommende und zum Bildschirm gehende Bündel, wobei Randstrahlen

7a, 7c des Bündels 7 jeweils durch die Pupille der Pro-30

jektionslinse und durch die Prismenkante 9 begrenzt werden. Die Randstrahlen 8a, 8b des Bündels 8 sind ebenfalls jeweils durch die Prismenkante 10 und durch die Prismenkante 9 begrenzt.

Wie Fig. 5 zeigt, tritt im allgemeinen der größere Bild-

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winkel bei achsenentfernten Bündeln 8 auf, vi/ährend eine gröQere Lichtmenge in den achsennahen Bündeln 6 und in den schrägen Bündeln 7 übertragen wird, u/enn ein verkleinertes Prisma 4 teilweise die von der Pupille 3 der Projektionslinse 1 kommenden Lichtbündel verdunkelt. Genauer gesagt: Die den Bündeln zwischen 6a und 6b des achsennahen Strahlenflusses 6 entsprechende Lichtmenge, und die den Bündeln zwischen 7a und 7b des schrägen

-,Q Strahlenflusses 7 entsprechende Lichtmenge sind größer als diejenige des schrägen Lichtflusses 8. Folglich zeigt ein unter diesen Bedingungen auf dem Schirm erstelltes Bild eine ungleiche Verteilung der Beleuchtungsstärke. Eine solche ungleiche Beleuchtungsstärkenverteilung wird

,c erfindungsgemäö dadurch ausgeglichen, daß der gesamte achsenentfernte Strahlenfluß 8 zum Prisma 4 geführt wird, während eine angebrachte Membran oder Abschirmung 11 wirksam Bündel abfängt, die zwischen 6a und 6b des achsennahen Strahlenflusses 6 und zwischen 7a und 7b des achsen-

2Q entfernten Strahlenflusses 7 liegen.

Um dies zu erreichen, muß die Abschirmung 11 zwischen der Projektionslinse 1 und dem Umkehrprisma 4 angeordnet sein. Da das Prisma, während es in einem solchen Zustand oc gehalten wird, um die optische Achse der Projektionslinse gedreht wird, ist die Abschirmung 11 so konstruiert, daß sie sich synchron mit dem Prisma um die optische Achse dreht.

QQ Fig. 6 zeigt die schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei welchem das Umkehrprisma 4 und die Abschirmung 11 miteinander vereinigt sind. Das Umkehrprisma 4 ist auf einem halbzylindrischen Trägerelement 12 angebracht, an dessen einen Ende die Abschirmung 11 befestigt ist, wodurch gleichzeitige Drehung des Prismas 4 und der Abschirmung 11 um eine vorbestimmte Achse erfolgen. Obwohl

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eine Verringerung der axialen Länge des Umkehrprismas einen gewissen Verlust der Lichtmenge hervbrruft, kann dieser Verlust durch eine Vergrößerung der Abmessung

des Prismas in einer Richtung d senkrecht zu seiner opti-5

sehen Achse gemäß Figur 6 und durch die Verwendung einer in der Blende verkleinerten Projektionslinse 1 ausgeglichen werden. Eine derartige Projektionslinse ist unvermeidlich etwas größer, aber das gesamte optische System kann kompakter gebaut sein, da die erhebliche Verminderung der Größe des Umkehrprismas den geringen Anstieg in der Größe der Projektionslinse in genügendem Maße überdeckt.

, f- Offenbart ist ein optisches System zur Bilddrehung, das mit einem abbildenden optischen Element zur Erzeugung eines Bildes, mit einem das Bild drehenden optischen Element, das seinerseits drehbar um die optische Achse des abbildenden optischen Elementes ist und dadurch den von diesem kommenden Lichtstrahl dreht, und das mit einem zwischen dem abbildenden optischen Element und dem das Bild drehenden optischen Element angebrachten lichtaböchirmenden Element ausgestattet ist. Dieses lichtabschirmende Element dreht sich mit dem das Bild drehenden optischen Element um die optische Achse und gleicht dadurch die ungleichmäßige Beleuchtungsstärke aus, die durch das das Bild drehende optische Element verursacht wird.

Claims

Patentansprüche

1. Optisches System zur Bilddrehung, gekennzeichnet durch ein abbildendes optisches Element (1) zur Erzeugung eines Bildes, ein das Bild drehendes optisches Element (4), das drehbar um die optische Achse des abbildenden optischen Elementes ist und dadurch ein von diesem komniendes Lichtbündel dreht, und durch ein lichtabschirmendes Element (11), das zwischen dem abbildenden optischen Element und dem das Bild drehenden optischen Element angebracht und mit der Drehung des das Bild drehenden optischen Elements um die optische Achse des abbildenden optischen Elements drehbar ist.

2. Optisches System zur Bilddrehung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 1ichtaböchirmende Element (11) und das das Bild drehende optische Element (4) miteinander vereinigt sind.

3. Optisches System zur Bilddrehung, gekennzeichnet durch ein Projektionslinsensystem (1) zur Erzeugung eines Bildes in einer vorbestimmten Ebene (2), ein um die " optische Achse des Projektionslinsensystems drehbares

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Prisma (4) zur Drehung eines Lichtbündels aus dem Projektionslinsensystem, und durch ein zwischen dem Projektionslinsensystem und dem Prisma angeordnetes Schlitzelement (11) mit einer darin im Hinblick auf aus der Pupille (3) der Projektionslinse kommende und durch das Prisma ohne Verdunkelung hindurchgelassene Bündel ausgebildeten Öffnung zur Abschirmung eines größeren Anteils von achsenahen Bündeln (6) verglichen mit achsenentfernten Bündeln (7, 8), wobei das Schlitzelement

um die optische Achse des Projektionslinsensystems drehbar ist.

4. Optisches System zur Bilddrehung nach Anspruch

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (4) und das

Schlitzelement (11) miteinander vereint und drehbar um die optische Achse des Projektionslinsensystems (1) sind, wobei eine bestimmte wechselseitige Beziehung zwischen ihnen aufrechterhalten ist.