DE1919108A1

DE1919108A1 - Optisches System

Info

Publication number: DE1919108A1
Application number: DE19691919108
Authority: DE
Inventors: Liechty Karl E; August Hoyer; Ziehm Richard T
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1968-04-15
Filing date: 1969-04-15
Publication date: 1969-11-13
Also published as: BE731553A; FR2006242A1; GB1234515A; US3591256A; JPS5118812B1; NL6905683A

Description

Optisches System

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere ein System zur. Verstellung von Objektiven eines optischen Systems zur Änderung des Bildformats.

Bei optischen Systemen, wie sie beim Fotokopieren oder in Reproduktionsmaschinen verwendet werden, ist oft eine formatänderung des projizierten Bildes erwünscht, beispielsweise bei der Erzeuigung verkleinerter Kopien. J?ormatänderungen des mit einem optischen System projizierten Bildes könnert durch Bewegung des Objektivs längs der optischen Achse erreicht werden. Handelt es sieh jedoch um ein Objektiv mit fester Brennweite, so verursacht jegliche Bewegung des Objektivs aus der Brennweite heraus eine Verschlechterung des projizierten Bildes. Um die Bildschärfe wieder zu erhalten, muß entweder eine Korrekturlinse hinzugefugt werden oder eine Akkommodationsänderung der konjugierten Länge des optischen Systems vorgenommen werden.

Eine Einstellung der konjugierten Länge zur Wiederherstellung der Bildschärfe nach einer ObjektivverSchiebung ist

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nicht immer günstig, da es schwierig ist_r die einzelnen Teile des optischen Systems wie z.B. Spiegel in der erforderlichen Lage relativ zueinander zu halten. Andererseits bedeutet die Einfügung einer Korrekturlinse, daß nun an Stelle einer zwei Linsen genau relativ zueinander und zur optischen Achse des Systems eingestellt werden müssen, um ein scharfes Bild zu erreichen. Außer den Problemen der Bewegung und Einstellung einer oder zwei Linsen ist, es von Wichtigkeit, daß die Linsen nach ihrer Einstellung ihre Lage beibehalten und durch Rütteln oder Vibration nicht verstellt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues und verbessertes optisches System zu schaffen, das ein variables Bildformat ermöglicht und hierbei die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet. Hierzu soll ein verbesserter Mechanismus zur Änderung der relativen Lage von Objektiven eines optischen Systems zueinander geschaffen werden.

Gelöst wird diese Aufgabe für ein optisches System erfindungsgemäß durch ein erstes Objektiv mit fester Brennweite, das zur Änderung des Formats eines mit ihm projezierten Bildes beweglich ist und in einer ersten Stellung ein Bild vorbestimmten Formats projiziert, durch ein zweites, in Wechselwirkung mit dem in eine zweite Stellung gebrachten ersten Objektiv bewegliches Objektiv, das zusammen mi-fe dem ersten Objektiv ein Bild unterschiedlichen Formats projiziert, durch eine Antriebsvorrichtung für die Objektive und durch einen im Bewegungsbereich beider Objektive vorgesehenen Anschlag, der beide Objektive nach Bewegung des ersten Objektivs in seine zweite Stellung in Gegenwirkung zur weiter betriebenen Antriebsvorrichtung stillsetzt, so daß die Objektive durch die Antriebavorrichtung und den Anschlag stationär gehalten werden.

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Fi	2
Pi	3
Pig.	4
Pig.	5

Weitere Wesenszüge und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Figuren hervor. Es zeigen:

eine Seitenansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen Systems, eine Draufsicht auf das in Pig. I gezeigte optische System,

den Schnitt 3-3 aus Fig. 2, die Rückansicht des erfindungsgemäßen optischen Systems mit einem Mechanismus zur Einstellung der Blendenöffnung des HauptObjektivs und ein Schaltschema für die Steuerung des erfindungsgemäßen optischen Systems.

In den Fig» 1 bis 4 ist ein optisches System 10 dargestellt, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Wie aus der folgenden Beschreibung noch hervorgeht, ermöglicht dieses optische System 10 eine Vergrößerung oder Verkleinerung des mit ihm projezierten Bildes. Optische Systeme dieser Art können beispielsweise in Kopier- oder Reproduktionsmaschinen verwendet werden, für die oft die Herstellung einer vergrößerten oder verkleinerten Bildkopie erwünscht ist. Die Verwendung des optischen Systems 10 ist" hauptsächlich mit fester konjugierter Länge vorgesehen, eine Verwendung in Systemen mit variabler konjugierter Länge ist jedoch gleichfalls möglich.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Objektiv 12 mit fester Brennweite auf einem beweglichen Schlitten 13 gelagert. Der Schlitten 13 bewegt sich in Längsrichtung der optischen Achse zwischen den Anschlägen 51 und 52 vor und zurück, so daß dadurch die Größe des mit dem Objektiv 12 projezierten Bildes geändert werden kann.

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Das Objektiv 12 ist derart ausgebildet, daß es ein Bild vorbestimmten Formats auf eine (nicht dargestellte) Bildebene projiziert, wenn,, der Schlitten 13 am Anschlag 51 anliegt· Zur Änderung des Bildformats wird der Schlitten 13 in Längsrichtung der optischen Achse vom Anschlag 51 in Richtung des Anschlags 52 bewegt. Wird eine entsprechende Änderung der konjugierten Lange des optischen Systems nicht durchgeführt, so wird durch die Verschiebung des Schlittens 13 vom Anschlag 51 zum Anschlag 52 das mit dem Objektiv 12 projizierte Bild unscharf. Gremäß der Erfindung wird eine zweite zusätzliche Optik 18 automatisch in den optischen Weg eingeschwenkt» wenn der Schlitten 13 vom Anschlag 51 in Richtung des Anschlages 52 bewegt wird_e Beide Objektive 12 und 18 ermöglichen dann die Fokussierung eines Bildes anderen Formats in der Bildebene·

In gewissen Anwendungsfällen, wenn beispielsweise das optische System 10 in einer Reproduktions- oder Fotokopiermaschine (nicht dargestellt) vorgesehen ist, kann es günstig sein, die Menge des Durchleuchtungslichtes entsprechend der Änderung der Bildgröße gleichfalls zu ändern. Um diese Lichtmenge mit dem Format des projizierten Bildes in Zusammenhang zu bringen, enthält das optische System 10 eine Vorrichtung, die bei Verschiebung des Schlittens 13 zwischen den Anschlägen 51 und 52 die Blendenöffnung des Objektivs 12 ändert.

Aus den Fig. 1 bis 4 geht hervor, daß das optische System 10 einen I-förmigen Rahmen 22 enthält, der aus dem mittleren Steg 23 und den beiden Enden 24 und 25 gebildet ist♦ Er ist auf einer (nicht dargestellten) geeigneten Unterlage mit Federn 28 gelagert.

Zwei parallel zueinander liegende Führungsschienen 30 sind zwischen den Enden 24 und 25 des Rahmen« 22 vorgesehen·

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.Sie tragen den zwischen den Anschlägen 51 und 52 beweglir ohen Objektivschlitten 13,

Der Objektivschlitten 13 "besteht aus einem länglichen und rechteckförmigen Gehäuse 34t dessen Seitenwandungen 36 und 37 nach unten vorstehen· Das Objektiv 12 ist innerhalb des Gehäuses 34 in an sich bekannter Weise angebracht. Die Wand 36, deren nach unten ragender Teil relativ schmal ist, ist mit zwei übereinander angeordneten Rollenachsen 39 versehen* die nach außen vorstehen. Eine Rolle 40 ist auf jeder Achse 39 vorgesehen.

Die Seitenwand 37» deren nach unten vorstehender Teil relativ breit ist, ist mit zwei übereinander angeordneten Rollenachsen 41 und 42 versehen, die nach außen vorstehen und an der Vorder- und Hinterkante vorgesehen sind. Auf diesen Achsen 41 und 42 sind die Rollen 44 drehbar gelagert. IM eine seitliche Bewegung des Objektivschlittens 13 zu verhindern, ist die TJmfangsfläche der oberen Rollen bei 44' vertieft. Die Rollen 40 und 44 ruhen auf den oberen und den unteren Flächen der Schienen 30 und tragen so den Objektivschlitten 13 bei seiner Längsbewegung auf den Schienen. Die vertieften Rollenteile 44^r verhindern eine seitliche Bewegung des Schlittens 13 auf den Schienen 30.

Der Antriebsmotor 45 ist vorteilhaft unter dem Rahmen 22 angebracht· Eine Antriebsrolle 46 ist auf der Achse 47 des Motors 45 befestigt» Auf der Antriebsrolle 46 ist ein Antriebsseil 48 geführt· Die Enden des Seils 48 sind mit den einander gegenüberliegenden Kanten der Wand 37 des Schlittens 13 verbunden. Die fführungsrollen 50 auf dem mittleren Steg 23 und den Enden 24 und 25 dienen zur Führung des Antriebsseils 48.

Die Anschläge 51 und 52 sind auf den Enden 24 und 25 des

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Rahmens 22 im Bewegungsbereich der Seitenwand 37 des Objektivs chlit tens 13 angeordnet. Sie wirken auf die einander gegenüberliegenden Kanten der Wand 37 und begrenzen somit die Längsbewegung des Schlittens 13 auf den Schienen 30. Sie sind vorzugsweise in Längsrichtung verstellbar, um eine Einstellung des Bewegungsbereichs des Schlittens 13 zu ermöglichen»

Die Anschlagschalter 54 und 55 mit zugehöriger (nicht dargestellter·) Schaltung dienen zur Stillsetzung der dem optischen System IO zugeordneten Maschine, beispielsweise einer Kopiermaschine, wenn der Objektivschlitten 13 zwischen den Anschlägen 51 und 52 bewegt wird. Die Schalter 54 und 55 sind auf den Schienen 30 im Bewegungsbereich der Wand 36 des Schlittens 13 angeordnet. Eine Betätigung des Schalters 54 oder 55 durch die Seitenwand 36 bewirkt also eine Steuerung des Betriebes der dem optischen System 10 zugeordneten Maschine·

Die Seitenwand 37 des Objektivschlittens 13 ist mit zwei mit Abstand zueinander angeordneten Schwenklagern 57 versehen* die nach außen vorstehen. Das Gehäuse 58 der Zusatzoptik 18 ist mit seinem einen Ende an den Schwenklagern mit der Schwenkachse 59 befestigt.

Ein Gelenk 60 ist zwischen, dem anderen Ende des Gehäuses 58 und dem mittleren Steg 23 des Hahmens 22 vorgesehen. Es ist am Gehäuse 58 und am Rahmen 22 mit den Stiften 62 und 63 schwenkbar befestigt. Um eine Einstellung der Verbindung des Gelenks 60 mit dem Rahmen 22. zu ermöglichen» wird der Stift 63 im Schlitz 64 des mittleren Steges 23 verstellt. Eine Einstellvorrichtung 66 dient zur Haltung des Stiftes 63 in der gewünschten Lage.

Bei Längsbewegung des Objektivschlittens 13 auf den Schienen 30 wird die Schwenkachse 59, die das Gehäuse 58 der

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Zusatzoptik trägt, gleichfalls verlagert. Da der Stift das Gelenk 60 am Rahmen 22 festhält, bewirkt eine Bewegung des Schlittens 13 eine Schwenkung des Gehäuses 58 um die Achse 59. Bewegt sich der Schlitten 13 vom Anschlag 51 zum Anschlag 52, (ausgezogener Pfeil in Fig. 2) so "bewegt sich das Gehäuse 58 im Gegenuhrzeigersina um die Achse 59» und die Zusatzoptik 18 bewegt sich vor die Optik 12 in. das optische System, wenn der Schlitten 13 gegen den Anschlag 52 gelangt. Bei Bewegung des Schlittens 13 in entgegengesetzter Richtung vom Anschlag 52 zum Anschlag 51 (gestrichelter Pfeil in Fig. 2) wird das Gehäuse 58 im Uhrzeigersinn um die Achse 59 geschwenkt und bewegt die Zusatzoptik 18 aus dem optischen System heraus, wenn der Schlitten 13 den Anschlag 51 erreicht. Das Gelenk 60 ist relativ zum Abstand zwischen den Anschlägen 51 und 52 derart bemessen, daß bei Anschlag des Schlittens 13 am Anschlag 51 die Zusatzoptik 18 vollständig aus dem Sichtfeld der Optik 12 herausbewegt ist.

Die Optik 12 enthält vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zur Einstellung ihrer Blendenöffnung. Ein stabartiges Steuerelement 68,. das vom Gehäuse 34· nach unten ragt, ist in radialer Richtung zur Änderung der Blendenöffnung beweglich. Das Steuerelement 68 ist in einem . Schlitz 69 des mittleren Steges 23 des Rahmens 22 geführt. Der Schlitz 69, der unter einem vorbestimmten Winkel zur Richtung der Längsbewegung des Schlittens verläuft, wirkt auf das Steuerelement 68 derart ein, daß die Blendenöffnung der Optik 12 mit der Bewegung des Schlittens 13 geändert wird.

In Fig· 5 ist ein Umsteuerungsmotor 45, beispielsweise ein Spaltpolmotor, dargestellt, dessen Feldwicklung 72 über den Ausschalter 75 mit einer elektrischen Stromquelle verbunden ist, was durch die Leitungen 1·, und Lp

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angedeutet ist. Zwei ' Steuerwicklungen 70 und 71 sind vorge» sehen, deren Schalter 73 und 74 bei Schließung die jeweilige Wicklung 70 "bzw. 71 kursschließen, so daß der Motor 45 bei Einschaltung der Feldwicklung 72 entweder in der einen • oder der anderen Richtung dreht _ΰ wie dies in der Technik "bekamt ist«, Die Schalter 73 raid 74 sind vorzugsweise derart ausgebildet« daß sie in Kopplung miteinander arbeitea_p ,so daß die Schließung des einen Schalters eine öffemng des anderen imd umgekehrt, bewirkte Ba der Schaltet 75 eis Huh@~ kontakt ist, wird der Motor 45 entweder in .Vorwärts- oder Mickwärtsrichtung abhängig vom Zustand der Selaalttr 73 und 74 dauernd "betrieben«, Da das Anliegen des Schlittens 13 am Anschlag 51 oder 52 eine weitere Bewegung des Schlittens verhindertj wird der Motor 45 abgebremst_ρ waä das dadurch erzeugte Moment dient sur festen Hal tong des Schlittens 13 an einem der Anschläge 51 oder 52 _g bis dsr Sehalter 73 oder 74 zur Umsteuerung ,des Motors betätigt wird. Die durch den Motor 45 auf den Schlitten 13 dauernd ausgeübte Kraft hält den Schlitten 13 land damit die Objektive 12 und 18 fest am Anschlag 51 oder 52 _P so daß das jeweilige optische System genau eingerichtet ist wa& di© beeinträchtigenden Wirkungen äußerer Kräfte wie Vibration die Optiken 12 -und 18 nicht mehr verstellen können „

Bei geschlossenem Ausschalter 75 und geschlossenem Schalter 74 steht der Schlitten 13 am Anschlag 51« Die Zusatzoptik 18 "befindet sich entsprechend längs der Seitenwand 37 des Gehäuses 34 außerhalb des Gesichtsfeldes der Optik 12₀ Diese fokussiert ein Bild in der Bildebene (nicht darge·= stellt), dessen Format von dem Vergrößerungsfaktor der Optik abhängt. Bei geschlossenem Schalter 74 ist die Steuerwicklung 70 des Motors 45 kurzgeschlossen^ und das durch den Motor ausgeübte Moment hält den Schlitten 13 fest am Anschlag 51. Durch das Anliegen der Seitenwand 36 am Schalter 55 bleibt dieser Schalter betätigt, und ermöglicht den Betrieb der dem optischen System 10

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zugeordneten Maschine.

Zur Veränderung des Formats des projezierten Bildes wird der Steuerschalter 73 zum Kurzschluß der Steuerwicklung 71 des Motors 45 geschlossen· Gleichzeitig wird der Steuerschalter 74 geöffnet. Der Motor 45 wird daher umgesteuert und bewegt über die Rolle 46 und das Seil 48 den Optikschlitten 13 längs den Schienen 30 zum Anschlag 52. Bei beginnender Bewegung des Schlittens 13 zum Anschlag 52 schaltet der Schalter 55 die dem optischen System 10 zugeordnete Maschine aus·

Während der Optikschlitten 13 sich zum Anschlag 52 bewegt, schwenkt das Gehäuse 58 um die Achse 59 und führt die Zusatzoptik 18 in den optischen Weg des Systems. Beim Anliegen der Seitenwand 37 des Schlittens 13 am Anschlag 52 wird der Schlitten 13 stillgesetzt_r wodurch das Objektiv 12 und das vorgeordnete Zusatzobjektiv 18 gleichfalls in die Ruhelage gelangen. Liegt der Schlitten am Anschlag 52 an, so wirkt die Wand 36 auf den Schalter 54» so daß die dem optischen System 10 zugeordnete Maschine wieder in Betrieb gesetzt wird·

Die Bewegung des Optikschlittens 13 vom Anschlag 51 zum Anschlag 52 verursacht eine entsprechende Verlagerung des Steuerelementes 68 für die Blend· im Schlitz 69. Durch die winkelige Zuordnung des Schlitzes 69 zur Bewegungsrichtung des Schlittens bewegt sich das Steuerelement 68 radial und ändert die Blendeneinstellung des Objektivs 12 und damit die vom Objektiv 12 durchgelassene Liohtmenge entsprechend der Änderung des Bildformats.

Wie bereits beschrieben, bleibt der Motor 45 durch die Schalter 73 und 75 eingeschaltet und hält dadurch den Schlitten 13 am Anschlag 52, so daß unerwünschte Bewegungen

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der Objektive 12 und 18 vermieden werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß nach Schließung des Steuerschalters 74 und öffnung des Schalters 73 der Motor 45 umgesteuert wird und den Objektivschlitten 13 vom Anschlag
52 zum Anschlag 51 bewegt. Während der Bewegung des Schlittens 13 zum Anschlag 51 bewegt sich die Zusatzoptik 18 aus dem optischen Weg des Systems heraus in die bereits beschrie= bene Lage am Gehäuse 34»

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Claims

Patentansprüche

\c) Optisches System_s gekennzeichnet äureh ein erstes Objektiv (12) mit fester Brennweite, das zur d@s Formats ©ines mit ihm projeziertes. Bildes ist, und in einer ersten Stellung ein Bild !rorbestimaten Formate projiziert, durch ein zweites ^ la V/eohselwirkung mit dem in eine zweit© Stellung gebrachten ©raten Objektiv (12) bewegliches Objektiv (18), das zusamen ait dom ersten Objektiv (12) ein Bild unterschiedlichen Poraats projiziert, durch eine Antriebsvorrichtung (45)."^! für die Objektive (12, 18) , und durch einen im Bewegungsbereich beider Objektive (12, 18) vorgesehenen Anschlag (52)_sder beide Objektive (12, 18) nach Bewegung des ersten Objektivs (12) in seine zweite Stellung in Gegenwirkung zur weiter betriebenen Antriebsvorrichtung (45) stillsetztj so daß di@ Objektive (12, 18) durch die Antriebsvorrichtung (45) land den Anschlag. (52) stationär gehalten werden*,

2_e Optisches System nach Aaspruch I₅ fiaiwreh g@k©2ms©iohnet, daß die Antriebsvorrichtung (45) ®ia wastettQrfea^er Motor ist, der bei Bückführroig des ersten Objektivs '(12) in seine erste Stellung das zweite Objektiv (18) aus dem Bereich der Wechselwirkung.mit dem ersten Objektiv (12) herausbewegt, und daß ein zweiter Anschlag (51) im Eüekführraxgs» bereich des ersten Objektivs (12) vorgesehen ist» der nach Bückführung des ersten Objektivs (12) in seine erste Stellung dessen weitere Bewegung in Gegenwirkung zur weiter betriebenen Antriebsvorrichtung (45) verhindert ₉ v/o durch die Antriebsvorrichtung (45) und der zweite Anschlag (51) das erste Objektiv (12) stationär halten.

3. Optisches System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Rahmen (22), der einen zwischen der ersten und der zweiten Stellung beweglichen Schlitten (13) für

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das erste Objektiv (12) trägt, durcli eine das zweit® Objektiv (18) tragende Schwenkvorrichtung (58, 59) zur Bewegung i©a zweiten Objektivs "(18) in den Bereich der optiscligB, Achse des Systems und aus diesem heraus, und

" diaroh ©ine (^lenkvorrichtung (60) zur VerMndrag des zweiten Objektive (18) mit dem Eahmen (22) derart _s daß eine Bewegung des Schlittens (13) in Richtung des ersten

• .Anschlages (52) eine Schwenkung des zweiten Objektivs (18) in den Bereich der optischen Achse des Systems und der Wechselwirkung mit dem ersten Objektiv (12) "bewirkt* während eine Bewegung des. Schlittens (13) in Sichtung des zweiten Anschlages (51) eine Schwenkung.d©s zweiten Ob« jektivs (18) aus diesem Bereich heraus bewirkt»

4» Optisches System nach Anspruch 3s> dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Objektiv (18) in einem länglichen &e~ häuse (58) vorgesehen ist, an dessen einem-Ende die. Schwenkvorrichtung (59) angebracht ist, und daß die ßelenkvorrichtung (60) mit d©m anderen Ende des Gehäuses (58) gekoppelt ist,.

5« Optisches System naeh einem der vorhergehenden Ansprüche ₉ dadurch gekannzeichnet, daß eine Vorrichtung "(68₉.

69) zur hiäerwLg der Blendenöffnung des ersten Objektivs (12) abhängig von dessen Bewegung vorgesehen ist»

•"6. Optisches System nach Anspruch 5₉ dadureh ,gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (68₉ 69) aur ladenmg öer Blendenöffnung ein Steuerelement (68) zur Einstellimg der Blendenöffnung und eine stationäre Mockenvorri'ohtung (69) umfaßt, die auf. das Steuerelement (68) bei Bewegung d©s ersten Objektivs (12) einwirkt und dieses star Änderung der Blendenöffnung verlagert. ,

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L e e r s e i t e