DE7427545U - Optische abtastvorrichtung insbesondere fuer den fotosatz - Google Patents
Optische abtastvorrichtung insbesondere fuer den fotosatzInfo
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- G03B2217/243—Optical devices
Description
•••tfl · ♦ · ·
5106 I?. August 1974
Patentanwalt
6236 Eschborn 1
Frankfurter Allee SS-SO
Pottfach 5947
Eltra Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)
Optische Abtastvorrichtung insbesondere für den Fotosatz
Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung insbesondere
für den Fotosatz, in der mit mindestens einem Linsensystem ein Bild eines Gegenstands aus einer Gegenstandsebene in eine plane,
lichtempfindliche Bildebene abgebildet wird, mit einem in dem optischen Weg zwischen der Bildebene und dem Linsensystem angeordneten
Drehspiegel und mit einer in dem optischen Weg zwischen der Bildebene und dem Drehspiegel angeordneten passiven optischen Einrichtung
zur Vermeidung von unscharfen und verzerrten Abbildungen in Jeder Drehstellung des Drehspiegels.
In einer zum Stand der Technik gehörenden Fotosetzmaschine wird für die Schriftzeichenabbildungen auf einer photoempfindlichen
Fläche ein Drehspiegel verwendet, der in unterschiedliche 7*ositionen
gedreht werden kann und dadurch die Schriftzeichen nebeneinander in einer Zeile auf der photoempfindlichen Fläche spiegelt.
Dabei werden die Schriftzeichen an bestimmten Positionen eines Kreisbogens abgebildet, dessen Mittelpunkt die Rotationsachse
des Drehspiegels ist. Um eine scharfe und unverzerrte Abbildung der Schriftzeichen auf der photoempfindlichen Fläche zu
gewährleisten, muß diese Fläche entsprechend dem Abtastradius gekrümmt sein. Diese Krümmung hat aber Nachteile, weil die Handhabung
des photoempfindlichen Materials komplizierter wird, wenn j das Material quer zu dessen Längsrichtung gebogen werden muß. i
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• · · I lilt
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits eine Abtastanordnung der eingangs genannten Gattung für den Fotosatz bekannt, in der
die Bildebene plan ist. In dem optischen Weg der Abtastanordnung folgen ausgehend von der Gegenstandsebene ein Küllimatorlinsensystem,
der Drehspiegel und eine Abtastlinsenanordnung, die die
parallelen Strahlen auf die Bildebene fokussiert. Die Abtastlinsenanordnung hat außerdem die Aufgabe, Verzerrungen der Bilder zu
vermeiden, wenn der durch den Drehspiegel umgelenkte optische Wog nicht senkrecht auf die Bildebene trifftf und in diesen Fällen die
unterschiedliche Bildweite auszugleichen. Hierzu ist das Abtastlinsensystem
so ausgebildet, daß es nach der Beziehung y' = f · θ arbeitet, wobei y1 der Abstand des Bildes vom Schnittpunkt der
Achse der Abtastlinse und der Bildebe*-- ist, f der Abstand des Abtastlinsensystems
zur Bildebene ist und θ der Winkel zwischen den ausgerichteten Strahlen und der optischen Achse der Abtastlinse.
Dieses Abtastlinsensystem, das vorzugsweise als Vierlinser ausgebildet
ist, muß aber relativ aufwendig sein, wenn keine Bildfehler in Kauf genommen werden sollen, die insbesondere für den typographisch
hochwertigen Satz stören.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abtastsystem der eingangs genannten Gattung zu schaffen, in der die optische
Einrichtung zur Vermeidung von unscharfen und verzerrten Abbildungen
in der planen Bildebene bei jeder Stellung des Drehspiegels weniger aufwendig ist, aber trotzdem den Anforderungen an typographisch
hochwertigen Satz genügt. Die erforderliche Linsenzahl soll dabei auf ein Minimum beschränkt werden können. ^Außerdem soll
das Abtastsystem besonders kompakt sein. ;
Diese Aufgabe wird für eine Abtasteinrichtung der eingangs genannten
Gattung dadurch gelöst, daß die optische Einrichtung einen Spiegel mit einer sphärischen reflektierenden Oberfläche aufweist.
Auf die Qualität des sphärischen Spiegels kommt es hierbei nicht so sehr an, der deshalb verhältnismäßig wenig aufwendig sein kann
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• · * · 11.3
Um eine gute Bildqualität zu erreichen, ist der sphärische Spiegel
vorzugsweise bildnah angeordnet. Das Linsensystem besteht vorzugsweise
nur aus einem Objektiv, das zwischen der Gegenstandsebene und dem Drehspiegel angeordnet ist. Es fokussiert die von
der Gegenstandsebene ausgehenden Strahlen des Gegenstands, insbesondere
eines Schriftzeichens, in die Bildebene.
Die Petzval'sehe Bedingung; die für den Spiegel mit sphärischer
Oberfläche vorteilhaft erfüllt wird, wird im folgenden ausgehend von der Veröffentlichung von Max Born und Emil Wolf 'Principles
of Optics', (Pergamon Press, I965) erläutert: Auf den Seiten 22S
und 226 dieser Veröffentlichung wird eine Bedingung abgeleitet, die als Petzval'sehe Bedingung bekannt geworden ist. Mit ihrer
Hilfe läßt sich eine gekrümmte, auf optischem Wege sendende oder reflektierende Ebene definieren, die ein sphärischer Gegenstand
auf eine plane Bildebene projiziert.
Da das Abtastsystem hier einen Drehspiegel aufweist, mit dessen
Hilfe ein Gegenstand auf eine sphärische fläche projiziert wird,
läßt sich die Petzval'sehe Bedingung benutzen, um dieses Bild auf
eine plane Ebene zu fokussieren. Insbesondere, wenn die gekrümmte Oberfläche des Bildes, deren Krümmungsradius dem Abtastradius des
Drehspiegels entspricht, als Gegenstandsebene aufgefaßt wird, die
eine Petzval'sehe Krümmuug oder, reziprok, den Petzval'sehen
Radius aufweist, kann der Gegenstand durch Zwischenschalten eines optischen Elements mit gekrümmter Oberfläche, die die Petzval'sehe
Bedingung erfüllt, auf eine plane Ebene projiziert werden.
Hierzu weist die optische Einrichtung einen Spiegel auf, dessen reflektierende Oberfläche eine Krümmung mit geeignetem Radius hat,
Bei Zugrundelegung der in der zuvor erwähnten Petzval' sehen Bedingung
ergibt sich:
λ + λ
R1 R2
(I
1)
= O
1-1
74275*5 eitan
R- ist der Petzval'sehe Radius, R2 der Krümmungsradius der reflektierenden
Oberfläche und n.
Spiegel in Luft. Daraus folgt:
Spiegel in Luft. Daraus folgt:
flektierenden Oberfläche und n._, = -n. = 1 der Wert für ei:?en
I"2.
R1 R2
R1 R2
R2 =
Der Krümmungsradius der reflektierenden optischen Fläche sollte danach doppelt so groß sein wie der Petzval'sehe Radius bzw. der
Abtastradius des Drehspiegels. Wäre die reflektierende Fläche parabolisch und der Abstand zwischen Bildebene und reflektierender
Fläche auf der optischen Achse gleich Null, so würde dieses Verhältnis
erhalten und die entstehende Verzerrung wäre minimal.
Fläche/ Da aber eine kugelig-sphärische, reflektierende^mit konstantem
Radius wirtschaftlicher hergestellt werden kann als eine parabolische Fläche und da die Bildebene nicht an derselben Stelle angeordnet
werden kann wie die optische Einrichtung, wird der konstante Radius Rp der reflektierenden Fläche des Spiegels zweckmäßig
etwas größer gewählt, um die entstehende leichte Abweionung zu
korrigieren.
I
I
; Bei dieser Ausführung ist zweckmäßig ein 'halbdurchlässiger Spiegel
in dem optischen Weg zwischen dem sphärischen Spiegel und dem Drehspiegel angeordnet. Auf diese Weise wird das von der reflektierenden
Fläche des sphärischen Spiegels zurückgeworfene Strahlenbündel
nach außen in Richtung auf die zu überstreichende photoempfindliche Ebene gelenkt.
Zwar ist das optische Abtastsystem gemäß vorliegender Erfindung in
erster Linie für Fotosetzmaschinen vorgesehen. Seine Anwendungsmöglichkeiten sind damit jeäoch keineswegs erschöpft. Insbesondere
ist das optische Abtastsystem gemäß vorliegender Erfindung umkehr-
• ■ · · IK
bar, d.h. die Positionen von Gegenstand und Bild sind austauschbar.
Daraus folgt, daß das beschriebene optische Abtastsystem dort vorteilhaft eingesetzt werden kann, wo ein Gegenstand mit einer im
wesentlichen planen Oberfläche abgetastet und das Bild dieses Gegenstands auf eine stationär angeordnete photoempfindliche Ebene
projiziert werden soll. In dieser Ausführungsart kann das optische Sy&tem vor allem in Klarschrift- oder Zeichenlesern verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführung:= form des optischen Abtastsystems einer
Fotosetzmaschine wird ic; folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren beschrieben. Zs zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Gesamtdarstellung des Abtastsystems;
Fig. 2 einen Aufriß mit teilweisem Querschnitt, der einen Seite des in Fig. 1 gezeigten Abtastsystems;
Fig. j> einen Aufriß mit teilweisem Querschnitt, der
anderen Seite des in Fig. 1 gezeigten Abtastsystems.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsart wird das optische Abtastsystem
für Fotosetzmaschinen verwendet, in der mit seiner Hilfe auf Film oder Fotopapier 10 ausgeschlossene Schriftzeilen erzeugt
werden. Das Fotopapier kann schrittweise in die durch den Pfeil angegebene Richtung bewegt werden, und zwar mit Hilfe eines Elektromotors
14, Zahnrädern 15 und einer Aufnahmespule 16 in solcher Weise, daß die Schriftzeichen in aufeinander folgenden Zeilen auf
der photoempfindlichen Fläche 18 abgebildet werden.
Die Schriftzeichen werden mit Hilfe einer sich kontinuierlich
drehenden, durch einen Elektromotor 22 angetriebenen Trommel 20 ausgewählt und in die Belichtungsposition gebracht. Auf der Trommel
20 sind ein oder mehrere abnehmbare Streifen 24 aus Film oder einem ähnlichen Material angeordnet, das im wesentlichen undurchsichtig
ist. Die Streifen 24 tragen eine Anzahl transparenter
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• I · I I · · e
I I III ■ C · I
' Schriftzeichen 26, die in einer oder mehreren kreisförmigen Spuren
' aufgebracht sind.
ι
j Ein bestimmtes gewünschtes Schriftzeichen wird dadurch in das op-
tische System eingegeben, daß es in dem Augenblick von einer Blitzlichtlampe
kurzzeitig angestrahlt wird, wenn seine Position mit
; der optischen Achse zusammenfällt. Die BPJ-tzlichtlampe 30 wird
. durch die in Figur 1, Block 32, dargestellten Schaltkreise im geeigneten
Augenblick ausgelöst. Ob sich ein bestimmtes gewünschtes Schriftzeichen in Belichtungsposition befindet oder nicht, wird
dadurch ermittelt, daß der Auswahlschaltkreis Impulse'zählt, die
: von der Fotozelle 34 abgegeben werden. Die Fotozelle 34 fängt
Licht auf, das von einer Lampe J>6 ständig auf eine Spur des Strei-
; fens 24 abgestrahlt wird, der eine Anzahl von quer zur Drehrichfcung
der Trommel angeordneten transparenten Linien oder Strichen 38 aufweist.
Die Abbildungen aufeinander folgender Schriftzeichen 26 werden durch ein Objektiv 40 erzeugt, das für den besehrχebenen Anwendungsfall
aus einer Optik mit kleinem Gesichtsfeld bestehen kann, da sowohl der Gegenstand (Schriftzeichen) als auch der Ort, an dem
sein Bild erzeugt werden soll, klein sind. Damit die Schriftzei-■
chen 26, die sich auf den Schriftzeichenträgern 24 befinden, in unterschiedlichen Schriftgraden abbildbar sind, können ein oder
mehrere zusätzliche Objektive 42 auf einem drehbaren Objektivträger 44 angeordnet werden.
Das Abtasten der Schriftzeichenabbildungen auf der photoempfindliohen
Fläche l8 erfolgt mit Hilfe eines Drehspiegels 46, der
durch den Elektromotor 50 auf der Welle 48 gedreht wird. Der Motor
50 wird durch einen Steuerkreis in Block 52 in solcher Weise gesteuert,
daß die Schriftzeichenabbildungen mit den gewünschten Zwischenräumen zu einer ausgeschlossenen Schriftzeile zusammengefaßt
werden. " I
r r r Λ till
Wie in Figur 2 dargestellt, wird die Drehung des Drehspiegels 46 auf einen Winkel von 54°;3O' begrenzt. Würde keinerlei Korrektureinrichtung
für die Erzeugung einer planen Abbildung verwendet, so würde die Optik die Schriftzeichenabbildung auf einer gekrümmten
Fläche 54 erzeugen, die einen Radius von R- = etwa 220 mm hätte, gemessen an der Drehachse des Drehspiegels 46. Um die Schriftzeichenabbildungen
aber auf einer planen Fläche erzeugen zu können, wird die Flache 54 als Objektfläche betrachtet. R1 wird dann ein
Petzval'scher Radius. Sodann wird ein optisches Element, dessen
gekrümmte optische Oberfläche die Petzval'sehe Bedingung für plane
Flächen erfüllt, zwischen dem Drehspiegel 46 und der Abbildungsoberfläche angeordnet. Bei diesem optischen Element handelt es
sich um einen Spiegel 56 mit einer sphärischen reflektierenden
Fläche 58.
Im Idealfalle sollte zwar die reflektierende Oberfläche 58 parabolisch
ausgebildet sein, jedoch ist die Herstellung des Spiegels 56 wirtschaftlicher, wenn die reflektierende Fläche 58 gewölbt
ausgebildet ist. Wird der Krümmungsradius Rp dieser Fläche richtig
gewählt, so kann die entstehende Verzerrung der projizierten Abbildungen
vernachlässigt werden.
In der bevorzugten Ausführungsart gemäß vorliegender Erfindung j haben der Krümmungsradius Rp der reflektierenden Oberfläche 58 und
! D, die Entfernung zwischen Drehspiegel und Oberfläche 58 (jeweils bezogen auf deren Mitte) folgende Werte:
p = etwa 455 mm
= etwa 194 mm
= etwa 194 mm
Die Entfernung Dp vom Zeilenbeginn bis zum Zeilenende, d.h. das
größtmögliche Zeilenformat, beträgt etwa 190 mm.
Um die optische Achse 28 aus dem Bereich zwischen Drehspiegel 46 und reflektierender Oberfläche 58 abzulenken, ist ein halbdurch-
• * i ■ »ii}
-δι lässiger Spiegel 60 in der in den Abbildungen 1 bis 3 gezeigten
! Position angeordnet. Wie in Abbildung 1 gezeigt, wird das von der
! Blitzlichtlampe JO erzeugte Licht, das der optischen Achse 28
I folgt, zuerst über den Drehspiegel 46 durch den halbdurchlassigen
; Spiegel 60 auf die sphärische reflektierende Oberfläche 58 gelenkt
I und von dort nach außen durch den Spiegel 60 auf die lichtempfind-
! liehe Fläche l8 des Potopapiers 10 projiziert.
, Da der halbdurchlässige Spiegel 60 eine plane, IWlbdurchlässige
1 Oberfläche aufweist, hat er keinerlei korrigierenden Einfluß auf
; die durch den ADtastspiegel 46 erzeugte Entzerrung der Gegenstands- : abbildung.
Damit ist die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform des optischen
Abtastsystems gemäß vorliegender Erfindung abgeschlossen.
Wie aus der Darstellung in den Figuren 1 bis j5 durch die vorangegangene
Beschreibung deutlich geworden sein dürfte,, ibt das optische
Abtastsystem gemäß vorliegender Erfindung umkehrbar. Mit anderen Worten, die Positionen von Gegenstand und Bild sind austauschbar.
Statt Abbildungen durch Abtasten auf einer photoempf'indlichen
Fläche zu erzeugen, kann das optische System eine plane Gegenstandsoberfläche abtasten und das Bild dieses Gegen-■
stands auf ein stationäres Medium projizieren.
I Diese umgekehrte Anordnung des optischen Abtastsystems gemäß vor-'
liegender Erfindung kann beispielsweise für Zeichenleser verwendet j werden. In diesem Falle werden die zu lesenden Dokumente an der
Stelle angeordnet, an der sich das Fotopapier 10 befindet, und die abgetasteten Schriftzeichen werden auf einem lichtempfindlichen
Medium an der Position des Schriftzeichenträgers 24 abgebildet.
74275*5
Claims (2)
- G 75 27 515.9
Eltra Corporation - 2. Dezember 19 77Neue Schutzansprüche1. Fotosetzmaschine mit einer planen Bildebene, in der ein lichtempfindlicher Film angeordnet ist, mit einem Schriftzeichenträger, der in einer- Ebene parallel zur Bildebene rotiert und mit dem Schriftzeichen nacheinander durch eine optische Achse eines abbildenden und entzerrenden optischen Systems ir. einer Gegenstandsebene zu-r Abbildung; in der Bildebene bewegt werden, mit einer Blitzlampe zur Belichtung ausgewählter Schriftzeichen, mit einem in der optischen Achse angeordneten Drehspiegel mit einer ebenen Oberfläche, der um eine Drehachse zum Verschieben der Abbildung der ausgewählten Schriftzeichen drehbar ist, wobei die dbene Oberfläche des Drehspiegels parallel zur Drehachse in dieser Drehachse liegt und wobei di^ optische Achse wenigstens eines Teils des optischen Systems zwischen dem Schriftzeichenträger und dem Drehspiegel parallel zur Bildebene angeordnet ist, und wobei ein entzerrender Teil des optischen Systems zwischen dem Drehspiegel und der Bildebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als in der Ebene parallel zur Bildebene rotierender Schriftzeichenträger eine Trommel (20) vorgesehen ist, daß das optische System ein die ausgewählton Schriftzeichen auf die Bildebene abbildendes, nicht aber entzerrendes Objektiv (^0, '12) umfaßt, dessen optische Achse parallel zu der Bildebene (l/ilm 10) angeordnet 1st, daß die Drehachse des Drehspiegels ('46) im optischen System senkrecht zu der Bildebene ausgerichtet ist, daß das optische System einen ausschließlich entzerrenden Spiegel ([36) mil gekrümmter reflektierender Oberfläche umfaßt j deren Krümmungsradius im wesentlichen zweimal so groß wie der Abtastradius zwischen der Drehachse und dem Film bemessen ist und deren7427545 02.017aoptische Achse parallel zu der Bildebene und die Oberfläche des Drehspiegels (46) in der Drehachse schneidend angeordnet ist, und daß zwischen dem Drehspiegel (46) und dem Spiegel (56) mit gekrümmter reflektierender Oberfläche ein Spiegel (60) mit ebener, halbdurchlässiger Oberfläche so ausgerichtet ist, daß er das von dem Spiegel (56) mit gekrümmter reflektierender Oberfläche reflektierte Licht auf die Bildebene umlenkt.2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, uaß die gekrümmte reflektierende Oberfläche (58) des Spiegels (56) sphärisch ist.7427545 010371
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