DE4013426C2

DE4013426C2 -

Info

Publication number: DE4013426C2
Application number: DE19904013426
Authority: DE
Inventors: Ritsuo Tokio/Tokyo Jp Koga
Original assignee: Plus Corp
Current assignee: Plus Corp
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1993-07-08
Also published as: GB9008087D0; GB2232780B; CA2014370C; CA2014370A1; GB2232780A; DE4013426A1; JPH0311237U; FR2648577A1; HK1000427A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Episkop mit einem Episkopgehäuse, einem auf diesem angebrachten lichtdurchlässigen Vorlagentisch, durch den hindurch eine auf ihm ablegbare Vorlage von einer Lichtquelle beleuchtet werden kann, und mit einem am Episkopgehäuse befestigten Projektionsobjektiv zur Abbildung der Vorlage auf einer externen Projektionsebene.

Ein solches Episkop stellt ein Gerät dar, das dazu eingerichtet ist, daß eine Vorlage, z. B. das Original eines Dokumentes (etwa eines Papierblatts mit Text und/oder einer Zeichnung o. ä.) auf dem Vorlagentisch abgelegt, von einer starken Lichtquelle beleuchtet und das dabei erzeugte Streulicht mittels eines Projektionsobjektives mit großer Öffnung so konvergiert wird, daß das Bild eines Originaldokumentes 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 einzusetzen.
(2) Um das von der Oberfläche des Originaldokumentes reflektierte Streulicht 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 Objektive mit großer Öffnung führt allerdings dazu, daß die Tiefenschärfe des Projektionsobjektives sehr klein ist (was sich als Ergebnis vergleichender Abwägungen der einzelnen Parameter bei Overheadprojektoren ergibt). Unter Berücksichtigung von Kosten wie auch der Linsenzahl 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 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 Projektionsleinwand 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 Leinwandneigung, die von der Größe, dem Gewicht und der auftretenden Krümmung der Leinwandoberfläche bewirkt wird.
(4) Wenn unter einem bestimmten Anstellwinkel die Projektion eines Bildes auf einer senkrecht stehenden Leinwand erfolgen soll (die Leinwand ist in den meisten Fällen senkrecht angeordnet), dann ist es unmöglich, das zu projizierende Bild der Vorlage auf der gesamten Oberfläche der Projektionsleinwand scharf einzustellen, was in außerordentlichem Maße lästig ist. Es ist jedoch eine unangenehme und merkliche 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 Episkopgehäuses eingestellt werden muß, ist hierfür auch noch eine erhebliche Fertigkeit erforderlich.

Aus der DE 33 16 246 A1 ist ein Schreibprojektor bekannt, der eine Schreibebene aufweist, deren Neigung für eine Schrägprojektion auf eine externe Projektionsebene verstellt werden kann, um eine möglichst gleichmäßig scharfe Abbildung der Schreibfläche des Projektors auch bei Schrägprojektion zu erreichen. Durch eine alleinige Verstellung der Neigung der Schreibebene läßt sich eine solche scharfe Abbildung der gesamten Schreibfläche auf der schräg angestellten Projektionsebene nicht erreichen, vielmehr ist stets zusätzlich auch noch eine Scharfeinstellung über das Projektionsobjektiv erforderlich, wobei die Druckschrift allerdings noch nicht einmal ein einstellbares Projektionsobjektiv anspricht. Soweit die Druckschrift überhaupt etwas zur Betätigung der dort beschriebenen "Schärfekorrekturvorrichtung" angibt, wird dem Benutzer dennoch keinerlei Hinweis dafür angegeben, wie er das zu projizierende Bild möglichst rasch und möglichst feinfühlig scharf einstellen kann.

Ein Episkop der eingangs genannten Art ist aus der US 36 19 048 A bekannt. Dabei ist das Projektionsobjektiv an der Vorderseite des Episkopgehäuses so angeordnet, daß seine optische Achse parallel zum Vorlagentisch verläuft. Das von der Vorlage kommende Streulicht wird von einem Umlenkspiegel zum Projektionsobjektiv reflektiert und von dort auf eine externe Projektionsleinwand projiziert. Dabei ist die relative Anordnung von Vorlagentisch, Umlenkspiegel und Projektionsobjektiv zueinander (und damit auch zum Episkopgehäuse) nicht veränderbar, so daß die Projektionsleinwand senkrecht zur optischen Achse des Projektionsobjektives ausgerichtet sein muß, will man eine scharfe Abbildung der Vorlage auf der Projektionsleinwand erhalten. Nur in dieser senkrechten Ausrichtung der optischen Achse des Projektionsobjektivs und der Projektionsleinwand zueinander kann das projizierte Bild durch Verschieben des Projektionsobjektivs längs dessen optischer Achse scharf eingestellt werden. Im Falle einer Schrägprojektion ist mit diesem bekannten Episkop hingegen das auf die Projektionsleinwand projizierte Bild nicht mehr in seiner Gesamtheit scharf einstellbar, da dann die Scheimpflug-Bedingung nicht mehr erfüllt werden kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Episkop der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß auch bei Schrägprojektion das projizierte Bild über seine ganze Fläche hinweg scharf eingestellt und die Scharfeinstellung für den Benutzer leicht überprüfbar sowie besonders einfach und schnell vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Episkop der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Vorlagentisch um eine an einem seiner Enden vorgesehene, senkrecht zur optischen Achse des Projektionsobjektives angeordnete Verschwenkachse in seiner Neigung relativ zum Episkopgehäuse verstellbar ist und auf ihm über dieser Verschwenkachse sowie an seinem der Verschwenkachse gegenüberliegenden Ende Fokussiermarken angebracht sind.

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 Projektionsobjektives ausgerichtet ist, eine Scharfeinstellung des gesamten Bildes der Vorlage ohne irgendwelche Unschärfen auf der Projektionsebene allein durch Verstellung des Anstellwinkels des Vorlagentisches des Episkopes relativ zum Episkopgehäuse vorzunehmen, ohne daß dafür eine Veränderung bzw. Einstellung der Lage der Projektionsleinwand erforderlich ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Fokussiermarken auf dem Vorlagentisch, dessen Neidung zum Episkopgehäuse verstellt werden kann, ist dem Benutzer eine einfache und wirkungsvolle Möglichkeit an die Hand gegeben, daß zu projizierende Bild auch bei Schrägprojektion rasch über die ganze Bildfläche hinweg scharf einstellen zu können. Hierzu werden zuerst die Fokussiermarken oberhalb der Verschwenkachse des Vorlagentisches über die Scharfeinstellung des Projektionsobjektives auf der Leinwand scharf eingestellt, wonach durch eine entsprechende Betätigung des Einstellmechanismus die Neigung des Vorlagentisches (relativ zum Episkopgehäuse) solange verstellt wird, bis auch auf der Leinwand die anderen Fokussiermarken, die auf dem der Verschwenkachse gegenüberliegenden Randbereich des Vorlagentisches 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. Denn bei der erfindungsgemäßen Anordnung der einzelnen Elemente des Episkopes wird für den Teil des Vorlagentisches, der sich über der Verschwenkachse befindet, bei einer Verschwenkung des Vorlagentisches seine Scharfeinstellung nicht geändert. Durch die Anordnung von Fokussiermarken auf dem Vorlagentisch direkt über der Verschwenkachse wird für den Benutzer auch auf dem projizierten Bild zunächst genau der Bereich des Vorlagentisches eindeutig feststellbar, dessen Scharfeinstellung als erstes vorgenommen werden muß. Das Vorhandensein der anderen Fokussiermarken an anderer Stelle schafft für den Benutzer die Möglichkeit, anschließend in einem zweiten Einstellschritt die anderen Fokussiermarken durch entsprechende Neigungsverstellung des Vorlagentisches scharf einzustellen. Auch dies kann rasch und einfach erfolgen, wonach dann schon das ganze Bild scharf eingestellt ist. Die beiden unterschiedlich plazierten Fokussiermarkenanordnungen auf dem Vorlagentisch ermöglichen es dem Benutzer, ohne Schwierigkeiten auf dem projizierten Bild den Punkt, der beim entsprechenden Einstellvorgang scharf einzustellen ist, präzise zu erkennen, wobei der Benutzer auch genau weiß, welche der beiden Verstellmöglichkeiten für den Scharfeinstellvorgang heranzuziehen ist. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Fokussiermarken am vorderen und am hinteren Ende des Vorlagentisches vorgesehen sind, wird zwischen ihnen ein maximaler Abstand innerhalb des zu projizierenden Bildbereiches geschaffen, der eine gute Scharfeinstellung über eine besonders feinfühlige Neigungsverstellung des Vorlagentisches ermöglicht, weil bei maximalem Abstand zwischen der Verschwenkachse und den ihr gegenüberliegenden Fokussiermarken selbst kleinste Winkeländerungen eine relativ große Anhebung bzw. Absenkung der Fokussiermarken bewirken.

In vorzugsweiser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Episkopes ist der Vorlagentisch über einen Exzenternocken, der mittels eines Einstellhebels verdrehbar ist, um die Verschwenkachse verschwenkbar, wobei, erneut bevorzugt, der Vorlagentisch gegen den Exzenternocken federvorgespannt ist, so daß sichergestellt wird, daß der Vorlagentisch stets gegen den Exzenternocken anliegt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Verschwenkachse an dem dem Projektionsobjektiv zugewandten Ende des Vorlagentisches angebracht.

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

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 Vorlagentisch 3, auf dessen Oberfläche die Vorlage (die in den Figuren nicht gezeigt ist) plaziert werden kann. Der Vorlagentisch 3 ist an einem Endbereich über eine Verschwenkachse 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 von dem auf dem Vorlagentisch 3 liegende Originaldokument (als Vorlage) kommende Licht 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 projiziert wird. In diesem Fall liegen der Vorlagentisch 3 und die optische Achse 13 des Projektionsobjektives 1 parallel zueinander. Ferner ist ein Einstellmechanismus für den Anstellwinkel des Vorlagentisches 3 vorgesehen, mit dem der Vorlagentisch 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 Vorlagentisch 3 gegenüberliegt, vorgesehen sind. Der Vorlagentisch 3 wird mittels einer Feder 7 stets nach unten gezogen, damit er stabilisiert ist.

Weiterhin ist der Vorlagentisch 3 mit Fokussier-Marken 10 und 11 an seinen beiden Endbereichen (darunter auch der weiter oben bereits erwähnte Endbereich, der von der Verschwenkachse 4 verschwenkbar gehaltert wird) versehen.

In Fig. 1 ist nur die eine Hälfte einer Beleuchtungseinrichtung 16 zur Beleuchtung des Originaldokumentes auf dem Vorlagentisch 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 des Bildes einer Vorlage auf die senkrecht ausgerichtete Leinwand S₁ das Episkop unter einem Anstellwinkel R₂ (relativ zur optischen Achse 13 des Projektionsobjektives 1) angestellt. Dabei wird das von der auf dem Vorlagentisch 3 angeordneten Vorlage kommende Licht 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 Verschwenkachse 4 des Vorlagentisches 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 Vorlagentisch 3 verschwenkt wird, wodurch der hintere (also vom Objektiv 1 abgewandte) Abschnitt des Vorlagentisches 3 nach oben schwenkt. Schließlich wird eine Vorlagentischlage 3′ erreicht, in der die Fokussier-Marke 11 auf der Leinwand S₁ scharf abgebildet wird. Hiernach ist der Scharfeinstellungsvorgang beendet.

Bei vorstehend beschriebenen Vorgängen ist der Reflektorspiegel 8 zwischen der Vorlage und dem Projektionsobjektiv 1 angeordnet. Demzufolge treten dabei virtuelle Vorlagentischbilder 3i und 3i′ sowie virtuelle Fokussiermarken 10i und 11i auf. Wie aus Fig. 2 entnehmbar, liegt das vom Reflektorspiegel 8 in der Vorlagentischlage 3′ erzeugte virtuelle Bild der Vorlage im virtuellen Vorlagentischbild 3i′. Dabei schneiden sich die Erstreckungsebene des (virtuellen) Vorlagentischbildes 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. 2 ist auch eine Bildebene S₂ eingezeichnet, welche die erforderliche Neigung R₁ der Leinwand (relativ zur Senkrechten auf die optische Achse des Objektives) zeigt, wenn das Episkop mit keinem Neigungsverstellmechanismus für den Vorlagentisch 3 versehen und in einer um einen Winkel R₂ geneigten Anstellung ausgerichtet ist, um die Vorlage 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 Vorlagentisches 3, wie er weiter oben geschildert wurde, vermieden werden. Denn auch wenn es sich bei der Neigung Q des Vorlagen 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 Vorlagentisches 3, wie weiter oben beschrieben, erzielen.

Wenn die abzubildende Vorlage auf dem Vorlagentisch 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 Vorlagentisches 3 die Vorlage 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 Episkopgehäuse, einem auf diesem angebrachten lichtdurchlässigen Vorlagentisch, durch den hindurch eine auf ihm ablegbaare Vorlage von einer Lichtquelle beleuchtet werden kann, und mit einem am Episkopgehäuse befestigten Projektionsobjektiv zur Abbildung der Vorlage auf einer externen Projektionsebene, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagentisch (3) um eine an einem seiner Enden vorgesehene, senkrecht zur optischen Achse (13) des Projektionsobjektives (1) angeordnete Verschwenkachse (4) in seiner Neigung relativ zum Episkopgehäuse verstellbar ist und auf ihm über dieser Verschwenkachse (4) sowie an seinem der Verschwenkachse (4) gegenüberliegenden Ende Fokussiermarken (10, 11) angebracht sind.

2. Episkop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagentisch (3) über einen Exzenternocken (6), der mittels eines Einstellhebels (5) verdrehbar ist, um die Verschwenkachse (4) verschwenkbar ist.

3. Episkop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlagentisch (3) gegen den Exzenternocken (6) federvorgespannt ist.

4. Episkop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwenkachse (4) an dem dem Projektionsobjektiv (1) zugewandten Ende des Vorlagentisches (3) vorgesehen ist.