DE4013426A1

DE4013426A1 - Episkop

Info

Publication number: DE4013426A1
Application number: DE19904013426
Authority: DE
Inventors: Ritsuo Koga
Original assignee: Plus Corp
Current assignee: Plus Corp
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1990-12-20
Also published as: GB9008087D0; GB2232780B; CA2014370C; CA2014370A1; GB2232780A; DE4013426C2; JPH0311237U; FR2648577A1; HK1000427A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Episkop mit einem lichtdurchlässigen Objekt tisch, durch den Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle auf das auf ihm ablegbare, abzubildende Objekt geworfen werden kann, mit einem Reflektor spiegel zur Reflexion des vom abzubildenden Objekt reflektierten Lichtes und mit einer Projektionslinse zum Konvergieren des vom Reflektorspiegel reflektierten Lichtes und zum Erzeugen einer Abbildung des Objektes auf einer externen Projektionsebene.

Ein solches Episkop stellt ein Gerät dar, das dazu eingerichtet ist, daß das Original eines Dokumentes (etwa eines Papierblatts mit Text und/oder einer Zeichnung o.ä.) auf dem Objekttisch abgelegt, von einer starken Lichtquelle beleuchtet und das dabei erzeugte Streulicht mittels eines Projektions objektives mit großer Öffnung so konvergiert wird, daß das Originaldokument auf eine Projektionsebene projiziert werden kann. Dabei muß ein Episkop die folgenden Bedingungen erfüllen:

1) Da das Streulicht von der Oberfläche eines Originaldokumentes benutzt wird, ist die Lichtausbeute nur unzureichend. Um dies zu kompensieren, ist es üblicherweise erforderlich, eine Lichtquelle von z. B. 1000 bis 1500 W einzu setzen.
2) Um das von der Oberfläche des Originaldokumentes reflektierte Streu licht wirkungsvoll zu konvergieren, müssen Projektionsobjektive mit einer großen Öffnung, und einer großen Blendenzahl (f-Nummer) eingesetzt werden. Dabei hat sich für den praktischen Einsatzfall die Einhaltung folgender Bereiche als erforderlich erwiesen: (Lichtquelle für Beleuchtung: 1000 bis 1500 W),
Öffnung: 100 bis 140 mm ⌀,
Brennweite f: 300 bis 350 mm,
Blendenzahl (f-Nummer): 1,4 bis 3.
3) Der Einsatz der erwähnten Linsen großer Öffnung führt allerdings dazu, daß die Tiefenschärfe des Projektionsobjektives sehr klein ist (was sich als Ergebnis vergleichender Abwägungen der einzelnen Parameter bei Overhead projektoren ergibt). Unter Berücksichtigung von Kosten wie auch der Linsen zahl liegt z. B. die Tiefenschärfe praktisch bei 20 bis 40 mm für den Fall der Verwendung einer Linse mit einer Brennweite f von 330 mm, einer Öffnung von 120 mm ⌀ und einer Blendenzahl von 2,9.

Da, wie oben beschrieben, die Tiefenschärfe bei üblichen Episkopen sehr gering ist, werden die nachfolgend angeführten Einstellungen und Vorkehrungen erforderlich, um eine zufriedenstellende Projektion des Bildes ohne Unschärfe zu erhalten:

1) Die optische Achse des Projektionsobjektivs und der Projektionsebene bzw. Leinwand müssen vertikal zueinander ausgerichtet sein und die Projektions-Strahlengänge in unterschiedlichen Richtungen auf die Projektions leinwand müssen bei gleichem Abstand von der optischen Achse auch gleiche Längen aufweisen (zumindest innerhalb des Fehlerbereiches der Tiefenschärfe).
2) Der Neigungswinkel des Projektionsobjektivs, d. h. der Anstellwinkel des Episkopgehäuses, muß in Übereinstimmung mit der Höhe, auf der sich das Episkopgehäuse befindet, und der gewünschten Höhe der Projektionsebene eingestellt werden. Zudem muß auch die Leinwand so ausgerichtet werden, daß sie vertikal zur optischen Achse des Projektionsobjektives verläuft, was eine außerordentlich schwierige und komplizierte Arbeit nötig werden läßt.
3) Die Qualität des projizierten Bildes hängt ganz erheblich von der Struktur der Projektionsleinwand ab, deren Winkel verstellt werden kann. Allerdings liegt der maximale Neigungswinkel der Leinwand bei etwa 15° im Hinblick auf eine unzureichende Abbildungsqualität infolge einer Leinwand neigung, die von der Größe, dem Gewicht und der auftretenden Krümmung der Leinwandoberfläche bewirkt wird.
4) Wenn unter einem bestimmten Anstellwinkel die Projektion einer Abbildung auf eine senkrecht stehende Leinwand vorgenommen werden soll (die Leinwand ist in den allermeisten Fällen senkrecht angeordnet), dann ist es unmöglich, das zu projizierende Objekt auf der gesamten Oberfläche der Projektionsleinwand scharf einzustellen, was in außerordentlichem Maße lästig ist.

Wie vorstehend beschrieben, ist es daher eine unangenehme und erhebliche Arbeit, den Winkel der Ausrichtung einer Leinwand einzustellen, da diese sehr groß und schwer ist. Da dieser Winkel noch dazu in Übereinstimmung mit dem Anstellwinkel des Episkopkörpers eingestellt werden muß, ist hierfür auch noch eine erhebliche Fertigkeit erforderlich.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Episkop der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß mit ihm leicht, rasch und genau die Einstellung eines scharfen Bildes (ohne Unschärfen) auf der Leinwand auch für den Fall möglich ist, daß die Leinwand unabhängig vom Anstellwinkel des Episkopgehäuses, also nicht gerade rechtwinkelig zur optischen Achse des Projektionsobjektives, ausgerichtet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Episkop der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß ein Mechanismus vorgesehen wird, der dazu einge richtet ist, den Anstellwinkel des Objekttisches, auf dem das abzubildende Objekt plaziert wird, derart verändern zu können, daß das abzubildende Objekt, die optische Achse der Projektionslinse und die Projektionsebene eine Scheimpflug-Bedingung erfüllen.

Die "Scheimpflug-Bedingung" bezeichnet eine Bedingung, nach der die Oberfläche des geneigten Objektes, die Bildebene und die Hauptebene der Linse (oder deren Erstreckungsebenen) einander in einer gemeinsamen Linie schneiden.

Durch die Maßnahmen nach der Erfindung wird es möglich, auch für den Fall, daß die Projektionsebene, etwa eine Leinwand, nicht senkrecht zur optischen Achse des Projektion-Objektives ausgerichtet ist, eine Scharfeinstellung des gesamten Bildes des abzubildenden Objektes ohne irgendwelche Unschärfen auf der Projektionsebene allein durch Verstellung des Anstellwinkels des Objekt tisches des Episkopes relativ zu dessen Gehäuse vorzunehmen. Insbesondere ist keinerlei Veränderung bzw. Einstellung der Lage der Projektionsleinwand mehr erforderlich.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Mechanismus bzw. die Einrichtung zum Verstellen des Anstellwinkels des Objekttisches eine Verschwenkachse an diesem, um die er verschwenkbar ist und über der auf ihm eine oder mehrere Fokussier-Marke(n) angebracht ist/sind. Bevorzugt wird dabei die Verschwenkachse am Objekttisch an dessen dem Projektionsobjektiv zugewandten Ende vorgesehen, wobei vorteilhafterweise am Objekttisch auch an dessen dem Projektionsobjektiv abgewandten Ende Fokussier-Marken angebracht sind. Hierdurch läßt sich eine besonders rasche und genau Scharf einstellung des Bildes auf der Projektionsleinwand erreichen, indem - nach Auflage des abzubildenden Objektes auf dem Objekttisch - zuerst die Fokussier-Marken oberhalb der Verschwenkachse des Objekttisches über die Scharfeinstellung des Projektionsobjektives auf der Leinwand scharf eingestellt werden, wonach durch eine entsprechende Betätigung des Einstell mechanismusses die Neigung des Objekttisches (relativ zum Episkop-Gehäuse) solange verstellt wird, bis auch auf der Leinwand die anderen Fokussier-Marken, die auf dem der Verschwenkachse gegenüberliegenden Rand bereich des Objekttisches angebracht sind, in der Projektionsebene scharf abgebildet werden. Ist diese Einstellung erreicht, dann ist auch das Bild in seiner Gesamtheit scharf auf der Leinwand abgebildet, gerade auch wenn sie nicht senkrecht zur optischen Achse des Projektionsobjektives ausgerichtet ist. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist also eine rasche und einfache Schärfeneinstellung der zu projizierenden Abbildung auf der Leinwand möglich, ohne daß eine Lageeinstellung der Leinwand oder gar eine Veränderung der Ausrichtung des Projektors erforderlich wären.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispiels halber noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Episkopes, und

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Betriebs und der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Episkopes.

Die Darstellung der Figuren zeigt ein Episkop mit einem Projektionsobjektiv 1, das an seiner Vorderseite mit einem Scharfeinstellhebel versehen ist, und mit einem Objekttisch 3, auf dessen Oberfläche das zu projizierende Objekt (das in den Figuren nicht gezeigt ist) plaziert werden kann. Der Objekttisch 3 ist an einem Endbereich über eine Stützachse 4 nahe beim Projektionsobjektiv 1 so verschwenkbar, daß ein Winkel Q zur oberen Oberfläche des Episkopgehäuses eingestellt werden kann. Das Episkopgehäuse umfaßt einen Reflektorspiegel 8, der das auf dem Objekttisch 3 liegende Originaldokument (als zu projizierendes Objekt) unter einem Anstellwinkel von 45° zur optischen Achse 13 des Objektives 1 reflektiert. Dabei wird das vom Reflektorspiegel 8 reflektierte Licht vom Projektionsobjektiv 1 so gebündelt, daß ein Bild des Original dokumentes auf eine Leinwand S₁ projeziert wird. In diesem Fall liegen der Objekttisch 3 und die optische Achse 13 des Projektionsobjektives 1 parallel zueinander. Ferner ist ein Einstellmechanismus für den Anstellwinkel des Objekttisches 3 vorgesehen, mit dem der Objekttisch 3 um die Stützachse 4 verschwenkt werden kann. Dieser Einstellmechanismus umfaßt einen Exzenter nocken 6 und einen Einstellhebel 5, die beide im Episkopgehäuse an einer Stelle, die der Stützachse 4 für den Objekttisch 3 gegenüberliegt, vorgesehen sind. Der Objekttisch 3 wird mittels einer Feder 7 stets nach unten gezogen, damit er stabilisiert ist.

Weiterhin ist der Objekttisch 3 mit Fokussier-Marken 10 und 1 1 an seinen beiden Endbereichen (darunter auch der weiter oben bereits erwähnte Endbereich, der von der Stützachse 4 verschwenkbar gehaltert wird) versehen.

In Fig. 1 ist nur die eine Hälfte einer Beleuchtungseinrichtung 16 zur Beleuchtung des Originaldokumentes auf dem Objekttisch 3 gezeigt und bei der Darstellung in Fig. 2 ganz weggelassen worden.

Nachfolgend soll nun die Bedienung (bzw. die Scharfeinstellung) des dargestellten Episkopes mit Bezug auf Fig. 2 im einzelnen erläutert werden: Wie die Darstellung der Fig. 2 zeigt, ist zur Projektion eines Objektes auf die senkrecht ausgerichtete Leinwand S₁ das Episkop unter einem Anstellwinkel O₂ (relativ zur optischen Achse 13 des Projektionsobjektives 1) angestellt. Dabei wird das abzubildende und auf dem Objekttisch 3 angeordnete Objekt über den Reflektorspiegel 8 so reflektiert, daß es mittels des Projektions objektivs 1 auf die Leinwand S₁ projiziert wird. Sodann wird der Fokussier-Index 10, der sich über der Stützachse 4 des Objekttisches 3 befindet und dessen in den oberen Abschnitt der Leinwand S₁ projizierte Schnittweite sich nicht verändert, über den Scharf-Einstellhebel 2 auf der Leinwand scharf eingestellt. Anschließend wird der Exzenternocken 6 verdreht, indem der mit ihm verbundene Einstellhebel 5 der Verstelleinrichtung für den Objekttisch 3 verschwenkt wird, wodurch der hintere (also vom Objektiv 1 abgewandte) Abschnitt des Objekttisches 3 nach oben schwenkt. Schließlich wird eine Objekttischlage 3′ erreicht, in der die Fokussier-Marke 1 1 auf der Leinwand S₁ scharf abgebildet wird. Hiernach ist der Scharfeinstellungsvorgang beendet.

Bei vorstehend beschriebenen Vorgängen ist der Reflektorspiegel 8 zwischen dem zu projizierenden Objekt und dem Projektionsobjektiv 1 angeordnet. Demzufolge treten dabei virtuelle Objekttischbilder 3i und 3i′ sowie virtuelle Fokussiermarken 10i und 11i auf. Wie aus Fig. 2 entnehmbar, liegt das vom Reflektorspiegel 8 in der Objekttischlage 3′ erzeugte virtuelle Bild des Objektes im virtuellen Objekttischbild 3i′. Dabei schneiden sich die Erstreckungsebene des (virtuellen) Objekttischbildes 3i′, die Bildebene auf der Leinwand S₁ und die Hauptebene 12 des Projektionsobjektives 1 gemeinsam in einer Geraden. Damit ist die Scheimpflug-Bedingung erfüllt.

In Fig. 1 ist auch eine Bildebene S₂ eingezeichnet, welche die erforderliche Neigung O₁ der Leinwand (relativ zur Senkrechten auf die optische Achse des Objektives) zeigt, wenn das Episkop mit keinem Neigungsverstellmechanismus für den Objekttisch 3 versehen und in einer um einen Winkel R₂ geneigten Anstellung ausgerichtet ist, um das Objekt auf der Leinwand abzubilden. Da in diesem Fall die Beziehung R₁ = R₂ eingehalten werden muß, ist eine höchst unpraktische entsprechende Ausrichtung der Leinwand S₂ erforderlich.

Die komplizierte Verstellung des Winkels R₁ der Leinwand S₂ kann nun aber durch Verwendung eines Objekttisches 3, wie er weiter oben geschildert wurde, vermieden werden. Denn auch wenn es sich bei der Neigung Q des Objekt tisches 3 um einen veränderlichen, wahlweise einstellbaren Winkel handelt, läßt sich die erforderliche Scharfeinstellung noch immer rasch und leicht durch eine entsprechende Einstellung der Neigung des Objekttisches 3, wie weiter oben beschrieben, erzielen.

Wenn das zu projizierende Objekt auf dem Objekttisch 3 liegt, kann eine Fokussierung auch in der Form durchgeführt werden, daß man nach der Scharf einstellung der Fokussiermarke 11 auf der Leinwand anschließend durch eine entsprechende Verschwenkung des Objekttisches 3 das Objekt selbst durch Betrachtung scharf einstellt.

Obgleich bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel der Reflektor spiegel 8 und die optische Achse 13 des Projektionsobjektives 1 unter einem Winkel von 45° zueinander angestellt sind, kann hier natürlich, falls gewünscht, auch ein anderer Anstellwinkel eingesetzt werden.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, dessen konstruktive Details jedoch jederzeit auch in geeigneter Weise im Rahmen der beschriebenen Erfindung abgeändert werden können.

Claims

1. Episkop mit einem lichtdurchlässigen Objekttisch, durch den hindurch ein auf ihm ablegbares, abzubildende Objekt von einer Lichtquelle beleuchtet werden kann, mit einem Reflektorspiegel zur Reflexion des vom Objekt reflektierten Lichtes und mit einem Projektionsobjektiv zum Sammeln des vom Reflektorspiegel kommenden Lichtes und zur Projektion einer Abbildung des Objektes auf einer externen Projektionsebene, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (5, 6) vorgesehen ist, mittels welcher der Anstellwinkel (Q) des Objekttisches (3) relativ zum Episkopgehäuse derart verstellbar ist, daß die Ebene des abzubildenden Objektes, die optische Achse (13) des Projektions objektivs (1) und die externe Projektionsebene (S₁) die Scheimpflug-Bedingung erfüllen.

2. Episkop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verstellen des Anstellwinkels (Q) des Objekttisches (3) eine Verschwenkachse (4) aufweist, über der auf dem Objekttisch eine Fokussier-Marke (10) angebracht ist.

3. Episkop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwenkachse (4) an dem dem Projektionsobjektiv (1) zugewandten Ende des Objekttisches (3) angebracht ist.

4. Episkop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch an dem dem Projektionsobjektiv (1) abgewandten Ende des Objekttisches (3) Fokussier-Marken (11) auf dem Objekttisch (3) angebracht sind.