PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3644354A1 09.07.1987
Titel Optisches Projektionssystem
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Araki, Keisuke, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Grupe, P., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing.; Struif, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 24.12.1986
DE-Aktenzeichen 3644354
Offenlegungstag 09.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.07.1987
IPC-Hauptklasse G02B 13/24
IPC-Nebenklasse G02B 27/18   
IPC additional class // G03B 27/52,G03G 15/04,H04N 1/393  

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Projektionssystem, das zur Projizierung einer Objektebene, d. h. einer Originalabbildung, auf eine Bildebene in optischen Geräten, wie elektrophotographischen Kopier- und Faksimile- Geräten, geeignet ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein optisches Projektionssystem, das für die Projektion einer Objektebene auf eine Bildebene mit verschiedenen Vergrößerungen, einschließlich verkleinerter und vergrößerten Maßstäbe, unter Verwendung eines sog. zusammengesetzten Augensystems, in welchem eine Mehrzahl von aus konvergierenden optischen Übertragern, Mikrolinsen od. dgl. bestehenden Linsenelementen in Reihen angeordnet sind, geeignet ist.

Bisher wird in optischen Geräten, wie elektrophotographischen Kopier- und Faksimile-Geräten, eine Objektebene auf eine Bildebene mit einer vorbestimmten Vergrößerung unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems projiziert.

Die Verwendung eines derartigen zusammengesetzten Augensystems hat Vorteile insofern, als eine günstige optische Leistung auf einfache Weise erhalten werden kann, weil der Aufnahmebildwinkel einer Linse für die Projektion einer vorgegebenen Bildebene klein sein kann, und insofern, als die gesamte optische Länge, d. h. der Abstand von der Objekt- zur Bildebene, kurz gemacht werden kann, was zum Ergebnis hat, daß die gesamte Vorrichtung ohne Schwierigkeiten kompakt ausgebildet werden kann. Als Aufnahmeverfahren unter Verwendung dieses zusammengesetzten Augensystems werden die folgenden beiden Verfahren angewendet: bei dem einen wird zur Projektion einer Objektebene auf eine Bildebene als eine aufrechte reelle Abbildung ein aufrechtes reelles Abbildungssystem verwendet, während bei der anderen ein umgekehrtes oder kopfstehendes reelles Abbildungsystem zu deren Projektion auf eine Bildebene als eine umgekehrte reelle Abbildung zur Anwendung kommt.

Zum relevanten Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird auf die beigefügten

Fig. 1-5 sowie 6A und 6B Bezug genommen, die schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Projektionssystemen nach dem Stand der Technik zeigen.

Die beigefügte Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines zusammengesetzten Augensystems der aufrechten Bauart mit gleicher Vergrößerung von 1 : 1, das beispielsweise durch die JP-Patent-OS Nr. 83 001/1980 vorgeschlagen wurde. Das zusammengesetzte Augensystem 20 besteht aus einer Mehrzahl von aufrechten reellen Abbildungssystemen 21, von denen jedes durch einen konvergierenden optischen Übertrager, Mikrolinsen od. dgl. gebildet ist. Der bestimmte Bereich einer Objektebene 1 wird auf eine Bildebene 2 als aufrechte gleichvergrößerte Bilder mittels des einzelnen aufrechten Reellabbildungssystems projiziert, wobei eine integrierte Abbildung dadurch erzeugt wird, daß die aufrechten, gleichvergrößerten Bilder einander überdecken oder überlappen. Als Ergebnis dessen kann eine große Objektebene, die von einem unabhängigen aufrechten Reellabbildungssystem nicht abgedeckt oder erfaßt werden kann, auf die Bildebene projiziert werden. Das zusammengesetzte Augensystem von Fig. 1 verwendet eine gleiche Aufnahmevergrößerung, so daß das zusammengesetzte Augensystem derart angeordnet wird, daß die optischen Achsen der jeweiligen aufrechten Reellabbildungssysteme 21 zueinander parallel werden und die jeweiligen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen die Objektebene 1 und die Bildebene 2 rechtwinklig schneiden. Diese Anordnung ermöglicht die Erzeugung einer integrierten Abbildung durch Überlappen der auf die Bildebene mittels der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme 21 projizierten Abbildungen, d. h. die Erzeugung von sog. Mehrfachabbildungen.

Wenn jedoch im Fall der Fig. 1 der Objektabstand verändert wird, um das optische Projektionssystem in ein verkleinertes oder vergrößertes System umzuwandeln, dann überlappen sich die Mehrfachabbildungen, die durch die aufrechten Reellbildsysteme gebildet wurden, auf der Bildebene nicht gleichmäßig oder übereinstimmend und sind voneinander auf Grund der Diskrepanz zwischen der vorbestimmten Vergrößerung und der Vergrößerung eines Teils zwischen optischen Achsen auf der Bildebene versetzt, was eine sog. "Fehlanpassung von Abbildungen" zum Ergebnis hat. Diese Erscheinung der Fehlanpassung von Abbildungen ruft eine erhebliche Abnahme in der optischen Leistung eines projizierten Bildes hervor.

Um dieses Problem zu bewältigen, wurde ein Verfahren zur Kompensation der Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen, die auftritt, wenn unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems eine verkleinerte oder eine vergrößerte Projektion ausgeführt wird, beispielsweise in der JP-Patent- OS Nr. 16 415/1982 vorgeschlagen. Gemäß dieser Veröffentlichung werden aufrechte Reellbildsysteme 31, die ein zusammengesetztes Augensystem 30 bilden, in einer Mehrzahl derart angeordnet, daß ihre optischen Achsen schrittweise mit Bezug zur optischen Achse 311 des zentralen, aufrechten Reellbildsystems 310 geneigt werden, womit ein Ausgleich für die Fehlanpassung der Mehrfachabbildungen geschaffen wird. Bei diesem zusammengesetzten Augensystem ändern sich jedoch die optische Leistung und die optische Achsenlänge (die optische Länge der optischen Achse von der Objekt- zur Bildebene) in Abhängigkeit von jedem aufrechten Reellbildsystem. Zusätzlich weichen bei diesem zusammengesetzten Augensystem die Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme für eine Projektion der Peripherie der Objektebene wesentlich von der Senkrechten ab, wenn diese Strahlen die Objektebene und die Bildebene schneiden. Aus diesem Grund ist im Fall eines aufrechten Reellbildsystems 41, das unter einem beträchtlichen Winkel geneigt ist, wie die Fig. 3 zeigt, die Objektebene, deren Projektionsvergrößerung gleich ist, zur normalen Objektebene 1 geneigt und wird gleich der Objektebene 42.

Die Bildebene, deren Projektionsvergrößerung in gleichartiger Weise gleich ist, erhält dabei eine Neigung gegenüber der normalen Bildebene 2 und wird zur Bildebene 43. Demzufolge tritt eine sog. "Veränderung in der Vergrößerung" auf, wobei die Vergrößerung der Bilderzeugung teilweise innerhalb eines Bildfeldes um einen Wert differiert, der dem Unterschied in den Längen zwischen den Strahlengängen l41 und l42 entspricht, wie die Fig. 3 zeigt.

Bei einem herkömmlichen optischen Projektionssystem, das ein zusammengesetztes Augensystem verwendet, tritt diese Änderung in der Vergrößerung auch dann auf, wenn für die Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen eine Kompensation herbeigeführt wird, so daß es schwierig ist, ein projiziertes Bild zu erhalten, das eine hohe optische Leistung bei der Ausführung einer Projektion mit gegenüber der gleichen Vergrößerung anderen Vergrößerungen hat.

Gemäß der gleichen Veröffentlichung ist man bemüht, die Vergrößerungsänderung zu vermindern, indem eine einfallende Endfläche oder Austrittsendfläche eines jeden aufrechten Reellbildsystems dezentriert oder eine Brechkraft dieser hinzugefügt wird. Bei einer solchen Ausbildung wird jedoch das gesamte optische Projektionssystem kompliziert. Theoretisch kann die optische Achse eines jeden der aufrechten Reellbildsysteme nicht zur Objekt- und zur Bildebene rechtwinklig sein. Deshalb bestehen Beschränkungen in Bezug auf eine solche Kompensation, so daß es schwierig ist, durch diese Maßnahmen die Änderung in der Vergrößerung im wesentlichen zu überwinden.

Darüber hinaus wurden andere optische Projektionssysteme, in denen die Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen zur Zeit der Ausführung einer verkleinerten oder vergrößerten Projektion unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems, das aus einer Mehrzahl von aufrechten Reellbildystemen besteht, korrigiert wird, beispielsweise in den JP- Patent-OS'en Nr. 45 420/1984 und Nr. 2 16 115/1984 vorgeschlagen.

Wie die beigefügte Fig. 4 zeigt, sieht die JP-PatentOS Nr. 45 420/1984 ein optisches Projektionssystem vor, bei dem die Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen durch eine Anordnung kompensiert wird, bei der Lichtstrom-Ablenkelemente 52 und 53, die aus Fresnel-Linsen od. dgl. mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln für jedes aufrechte Reellbildsystem gebildet sind, wenigstens auf der Seite der Objektebene 1 oder wenigstens auf der Seite der Bildebene 2 eines zusammengesetzten Augensystems 50, das aus einer Mehrzahl von aufrechten Reellbildsystemen 51 gebildet ist, angeordnet werden.

Gemäß der JP-Patent-OS Nr. 2 16 115/1984 wird, wie die Fig. 5 zeigt, ein Projektionssystem vorgeschlagen, bei dem die Fehlanpassung von Mehrfach-Abbildungen durch eine Anordnung kompensiert wird, in der eine Vielzahl von sphärischen Linsen 62, 63 wenigstens an der Seite der Objektebene 1 oder wenigstens an der Seite der Bildebene 2 eines zusammengesetzten Augensystems 60, das aus einer Vielzahl von aufrechten Reellbildsystemen 61 besteht, angeordnet werden.

Bei den beiden optischen Projektionssystemen nach den zwei zuletzt genannten Vorschlägen sind die optischen Achslängen der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme zueinander verschieden und die optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme zur Projektion der Peripherie der Objektebene wesentlich gegenüber der Objekt- sowie der Bildebene geneigt. Folglich tritt, obwohl es möglich ist, die Fehlanpassung der Mehrfachabbildungen zu kompensieren, wie oben beschrieben wurde, die Änderung in der Vergrößerung auf, was eine erhebliche Abnahme in der optischen Leistung einer projizierten Abbildung hervorruft.

Zusätzlich tritt auch bei dem anderen Verfahren eines optischen Projektionssystems, wobei ein umgekehrtes Reellbildsystem verwendet wird, die "Fehlanpassung von Abbildungen" und die "Abweichung in der Vergrößerung" aus gleichartigen Gründen ebenfalls auf. Jedoch ist ein solches umgekehrtes reelles Bildsystem imstande, die gesamte optische Länge zu verkürzen, da eine Bilderzeugung im Vergleich zu der zweimaligen Bilderzeugung, die für ein aufrechtes Reellbildsystem notwendig ist, einmal bewirkt werden kann. Insofern ist dem umgekehrten Reellbildsystem ein vorteilhaftes Merkmal eigen, daß nämlich die gesamten optischen Systeme vereinfacht werden können, womit die gesamte Apparatur kompakt ausgebildet werden kann.

Ein derartiges umgekehrtes Reellbildsystem wird in vielen Arten von elektrophotographischen Kopiergeräten verwendet. Bei dem umgekehrten Reellbildsystem dreht das Objektbild mit 180° auf der Bildebene, so daß es notwendig ist, auf der Bildebene von den jeweiligen umgekehrten Reellbildsystemen erzeugte Objektbilder unter Verwendung von Umlenkspiegeln od. dgl. zu überlappen, um eine vorgegebene Beziehung unter den Objektabbildungen beizubehalten.

Wenn beispielsweise ein auf der Objektebene 1 angeordnetes Objekt 23 auf die Bildebene 2 unter Verwendung von zwei umgekehrten Reellbildsystemen 221 und 222 projiziert wird, wie die Fig. 6A zeigt, so tritt, falls ein bestimmter Bereich der Objektebene 1 nur auf die Bildebene durch die umgekehrten Reellbildsysteme 221, 222 projiziert wird, eine sog. "Bild-Fehlanpassung durch Drehung" um 180° auf, wobei eine durch das umgekehrte Reellbildsystem 221 erzeugte Abbildung 24-1 und eine durch das umgekehrte Reellbildsystem 222 erzeugte Abb.24-2 voneinander versetzt sind, wie die Zeichnung zeigt.

Als Ergebnis dessen wird es unmöglich, ein Objektbild genau zu projizieren. Deshalb wurde, wie die Fig. 6B zeigt, bisher eine Anordnung vorgesehen, so daß die jeweiligen Objektbilder 26-1 und 26-2 einer Objektabbildung 26 genau auf die Bildebene 2 unter Verwendung einer Mehrzahl von Bilddreheinrichtungen 25, wie Umlenkspiegel, projiziert werden.

Um jedoch Objekte 23-1, 23-2 auf der Bildebene 2 so anzuordnen, daß die Objektbilder 26-1 und 26-2 erzeugt werden, ist es notwendig, die Vielzahl der Umlenkspiegel in einer komplizierten Weise anzuordnen, was zum Ergebnis hat, daß die gesamte Apparatur dazu neigt, große Abmessungen zu erhalten.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen zum Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein optisches Projektionssystem zu schaffen, das eine verbesserte optische Leistung eines projizierten Bildes erreichen läßt, indem die Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen kompensiert und die Änderung in einer Vergrößerung zu der Zeit, da eine Objektebene mit anderen Vergrößerungen als der gleichen Vergrößerung, einschließlich einer verkleinerten oder vergrößerten Projektion, unter Verwendung eines aus einer Vielzahl von aufrechten Reellbildsystemen oder umgekehrten Reellbildsystemen bestehenden zusammengesetzten Augensystems projiziert wird, vermindert oder beseitigt werden.

Ein Ziel der Erfindung ist es, ein optisches Projektionssystem mit einer einfachen Anordnung zu schaffen, in dem, wenn unter Verwendung eines aus einer Vielzahl von umgekehrten Reellbildsystemen bestehenden zusammengesetzten Augensystems die Objektebene projiziert wird, die 180°-Fehlanpassung durch Drehung der Objektabbildung auf einfache Weise kompensiert werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, ein optisches Projektionssystem zu schaffen, in welchem die Einstellung der optischen Systeme auf einfache Weise bewirkt werden kann und das imstande ist, das Auftreten von verschiedenen optischen Aberrationen, insbesondere der chromatischen Aberration, unter Verwendung von beispielsweise einem Umlenkspiegel zu vermindern.

In einem optischen Projektionssystem gemäß der Erfindung wird eine solche Anordnung vorgesehen, daß, wenn die Objektebene auf die Bildebene mit einer vorgegebenen Vergrößerung unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems aus einer Vielzahl von aufrechten Reellbildsystemen oder umgekehrten Reellbildsystemen projiziert und überlappt wird, die jeweiligen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der Vielzahl der aufrechten Reellbildsysteme im wesentlichen einen rechten Winkel zu wenigstens entweder der Objekt- oder der Bildebene mittels einer Ablenkeinrichtung, die eine Vielzahl von optischen Elementen zur Ablenkung eines Lichtstroms hat, angeordnet werden.

In einem optischen Projektionssystem gemäß der Erfindung wird eine derartige Anordnung vorgesehen, daß, wenn unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems mit einer Mehrzahl von umgekehrten Reellbildsystemen die Objektebene auf die Bildebene mit einer bestimmten Vergrößerung projiziert und überlappt wird, die optischen Achsen der Vielzahl der umgekehrten Reellbildsysteme sich in einem Raum mittels einer Ablenkeinrichtung, die eine Vielzahl von optischen Elementen zur Ablenkung eines Lichtstroms aufweist, schneiden.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Projektionssystems wird eine Anordnung derart vorgesehen, daß, wenn die Objektebene auf die Bildebene mit einer vorgegebenen Vergrößerung unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems, das eine Vielzahl von aufrechten oder umgekehrten reellen Bildsystemen aufweist, projiziert und überlappt wird, die Vielzahl der aufrechten oder umgekehrten Reellbildsysteme im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet wird und die jeweiligen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der Vielzahl der aufrechten oder umgekehrten Reellbildsysteme im wesentlichen zu wenigstens entweder der Objekt- oder der Bildebene rechtwinklig sind.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Projektionssystems wird eine derartige Anordnung vorgesehen, daß, wenn die Objektebene auf die Bildebene mit einer vorbestimmten Vergrößerung unter Verwendung eines aus einer Vielzahl von Reellbildsystemen bestehenden zusammengesetzten Augensystems projiziert und überlappt wird, eine Vielzahl von Reihen von optischen Elementen, in denen eine Vielzahl von optischen Elementen für eine Ablenkung von Lichtströmen in Reihen in bestimmten Richtungen angeordnet sind, in mehreren Stufen vorgesehen wird, so daß die Punkte, an denen die optischen Achsen der jeweiligen Reellbildsysteme die Objekt- und die Bildebene schneiden, längs einer geraden Linie ausgerichtet sind.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform eines optischen, erfindungsgemäßen Projektionssystems wird eine derartige Anordnung vorgesehen, daß, wenn die Objektebene auf die Bildebene mit einer vorbestimmten Vergrößerung unter Verwendung eines aus einer Vielzahl von reellen Bildsystemen bestehenden Augensystems projiziert und überlappt wird, eine Vielzahl von Reihen von optischen Einrichtungen, in deren jeder eine Vielzahl von optischen Elementen zur Ablenkung von Lichtströmen in Reihen in vorgegebenen Richtungen angeordnet ist, vorgesehen wird, so daß eine Vielzahl von länglichen Flächenbereichen an der Objektebene als eine Vielzahl von länglichen Flächenbereichen an der Bildebene erzeugt wird.

In Übereinstimmung mit einer noch anderen Ausführungsform eines optischen Projektionssystems gemäß der Erfindung werden, wenn die Objektebene auf die Bildebene mit einer vorbestimmten Vergrößerung unter Verwendung eines aus einer Vielzahl von reellen Bildsystemen bestehenden zusammengesetzten Augensystems projiziert und überlappt wird, die jeweiligen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der Vielzahl von Reellbildsystemen unter den von der Objektebene austretenden Lichtstrahlen zu zueinander parallelen Lichtstrahlen gemacht, die parallelen Lichtstrahlen anschließend zu nicht-parallelen Lichtstrahlen gemacht, die Lichtstrahlen dazu gebracht, einander in einem Raum zu schneiden, und die nicht-parallelen Lichtstrahlen zu parallelen Lichtstrahlen mit einem Abstand (Teilung), der (die) unterschiedlich von demjenigen der oben genannten parallelen Lichtstrahlen ist, gemacht, so daß sie zur Bildfläche gelenkt werden, und zwar mit Hilfe einer Ablenkeinrichtung, die eine Vielzahl von optischen Elementen zur Ablenkung von Lichtströmen aufweist.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 7, 8 und 9 eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 10, 11, 12 und 13 eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 14 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 15 und 16 eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 17 und 18 eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 19-24 eine sechste Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 25A und 25B eine siebente Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 26A und 26B eine achte Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 27A, 27B und 27C eine neunte erfindungsgemäße Ausführungsform.

Die Fig. 7 zeigt schematisch eine Ausführungsform, wenn das optische Projektionssystem gemäß der Erfindung als Verkleinerungssystem ausgebildet ist. Es sind eine Objektebene 1, eine Bildebene 2 und ein aus einer Vielzahl von aufrechten Reellbildsystemen 111, 112, 113, . . . bestehendes zusammengesetztes Augensystem 100 gezeigt.

Die Punkte A2, B2, C2, . . . und die Punkte A3, B3, C3, . . . bezeichnen jeweils Stellen, an denen optische Elemente zur Ablenkung von Lichtströmen, die durch die jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme treten, in Reihen angeordnet sind. Insbesondere sind bei dieser Ausführungsform die optischen Elemente durch Umlenkelemente gebildet und mit einer vorbestimmten Neigung angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform wurden übrigens die Umlenkspiegel aus Gründen einer Vereinfachung weggelassen und nur die Strahlengänge der Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme gezeigt. Es ist darauf hinzuweisen, daß das auch für alle anderen, nachfolgend noch zu beschreibenden Ausführungsformen gilt.

Bei der in Rede stehenden Ausführungform ist eine Vielzahl von optischen Elementen in Reihen entlang der Punkte A2, B2, C2, . . . und A3, B3, C3, . . . jeweils angeordnet, die als Ablenkeinrichtungen dienen.

Die Punkte A1, B1, C1, . . . auf der Objektebene 1 und die Punkte A4, B4, C4, . . . auf der Bildebene 2 bezeichnen Stellen, an denen Lichtstrahlen L1, L2, L3, . . . auf den optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme 111, 112, 113, . . . jeweils die Ebenen schneiden.

Die Neigung der Ablenkspiegel, die an den Punkten A2-E2 angeordnet sind, wird in geeigneter Weise festgesetzt, um zu gewährleisten, daß die jeweiligen Lichtstrahlen L1-L5, die von der Objektebene 1 austreten und die Punkte A2-E2 erreichen, zu zueinander parallelen Lichtstrahlen werden.

Diese Lichtstrahlen L1-L5 werden nach ihrer Reflexion durch die Umlenkspiegel, die an den Stellen A2-E2 angeordnet sind, zu zueinander nicht-parallelen Lichtstrahlen gemacht und jeweils zu den entsprechenden aufrechten Reellbildsystemen 111-115 gelenkt. Anschließend werden durch geeignete Einstellung der Neigung der an den Punkten A3-E3 vorgesehenen Umlenkspiegel die nicht-parallelen Lichtstrahlen, die aus den aufrechten Reellbildsystemen 111-115 austreten, auf die Bildebene 2 als parallele Lichtstrahlen gelenkt, die zu den Abständen der von der Objektebene 1 austretenden parallelen Lichtstrahlen unterschiedliche Abstände oder Teilungen haben.

Auf diese Weise werden bei dieser Ausführungsform die Abstände der parallelen Lichtstrahlen in Übereinstimmung mit der Projektionsvergrößerung zum Zeitpunkt, da die Lichtstrahlen L1-L5 jeweils die Objektebene 1 und die Bildebene 2 in einem parallelen Zustand schneiden, verändert, so daß eine gewünschte Projektionsvergrößerung ohne Schwierigkeiten zu erhalten ist. Ein bestimmter Bereich der Objektebene 1, z. B. ein Teil der Objektebene in der Nachbarschaft des Punkts C1, wird bei dieser Ausführungsform durch den am Punkt C3 angeordneten Umlenkspiegel mittels des aufrechten Reellbildsystems 113 über den am Punkt C2 angeordneten Umlenkspiegel mit einer vorbestimmten Neigung reflektiert und dann mit einem verkleinerten Maßstab in der Nachbarschaft des Punkts C4 auf die Bildebene 2 projiziert. Die Punkte C1, C2, C3 und C4 sind bei dieser Ausführungsform so angeordnet, daß sie in der gleichen Ebene liegen. Diese Anordnung gewährleistet, daß die Orte der optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme in derselben Ebene liegen und daß die durch die aufrechten Reellbildsysteme projizierten Bilder keine Relativdrehung, die eine "Fehlanpassung durch Drehung" zum Ergebnis hat, ausführen. Die oben erläuterte Anordnung gilt auch vollständig für die anderen aufrechten Reellbildsysteme, wobei vorgegebene Bereiche der Ojektebene 1 jeweils in einem verkleinerten Maßstab auf die Bildebene projiziert werden.

Es ist zu bemerken, daß unter der Annahme einer Projektionsvergrößerung m das Verhältnis eines Abstandes A1, B1 zwischen den Punkten A1 und B1 auf der Objektebene 1 zu einem Abstand A4, B4 zwischen den Punkten A4 und B4 auf der Bildebene 2m-fach wird. Das gilt auch für die Abstände der jeweils anderen Punkte.

In dem in Fig. 7 gezeigten Koordinatensystem können die Koordinaten von beispielsweise den Punkten B1, B2, B3 und B4 folgendermaßen ausgedrückt werden:

B1 = (x · 1/2 · h/2)

B2 = (x · 1/2 ·-h1)

B3 = (mx · -1/2 · h2)

B4 = (mx · -1/2 · -h/2)

Die Anordnung wird so getroffen, daß, wenn angenommen wird, daß L die optische Achsenlänge eines aufrechten Reellbildsystems ist, die Korrdinaten der Punkte B2, B3 in der Z-Achsenrichtung die folgenden werden:

worin die optische Achsenlänge L als eine Funktion der Projektionsvergrößerung m ausgedrückt wird und ihr Wert in Abhängigkeit von der Projektionsvergrößerung m veränderlich ist.

Bei dieser Ausführungsform werden durch die aufrechten Reellbildsysteme erzeugte und auf die Bildebene projizierte Bilder, d. h. die sog. Mehrfachabbildungen, dazu gebracht, einander zu überlappen, indem die Ausgestaltungen und die Neigung der in Vielzahl vorhandenen Umlenkspiegel, die auf der Seite der Objektebene 1 und der Bildebene 2 angeordnet sind, verändert werden, so daß eine integrierte Abbildung als Ganzes erzeugt wird, um die Fehlanpassung der Abbildungen zu verhindern.

Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform die Neigung der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme und der Umlenkspiegel derart festgesetzt, daß die Lichtstrahlen L1-L5 auf der optischen Achse der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme die Objektebene 1 und die Bildebene 2 im wesentlichen unter rechten Winkeln schneiden. Das heißt mit anderen Worten, daß die Anordnung derart getroffen ist, daß die Lichtstrahlen L1-L5 auf den optischen Achsen der jeweiligen aufrechten reellen Bilder nach einem Umlenken durch die Umlenkspiegel zueinander parallel werden und die Objektebene 1 sowie die Bildebene 2 unter rechten Winkeln schneiden.

Durch diese Anordnung wird das Auftreten einer "Änderung in der Vergrößerung", die vorkommt, wenn die Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme die Objektebene oder die Bildebene unter einer Neigung schneiden, was im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde, verhindert.

Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Fig. 7, während die Fig. 9 eine Seitenansicht ist, die den Punkt C1 auf der Objektebene 1 und das aufrechte Reellbildsystem 113, das in Fig. 7 gezeigt ist, einschließt.

Die in den Fig. 8 und 9 gezeigten Elemente sind zu den in Fig. 7 mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichneten Elementen identisch.

Eine in Fig. 8 die Punkte A1, B1, C1, . . . auf der Objektebene 1 verbindende gerade Linie D11 und eine die Punkte A4, B4, C4, . . . auf der Bildebene 2 verbindende gerade Linie D41 sind zueinander parallel. Die einzelnen Elemente sind derart angeordnet, daß bei einer Verlängerung der optischen Achsen der in Vielzahl vorhandenen aufrechten Reellbildsysteme 111, 112, 113, . . . diese Verlängerungen sich in einem Punkt 0 in einer mehrstufigen Weise - gesehen in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung - oder einfach diesen Punkt in einem Raum schneiden.

Unter Verwendung der Abstände D71, D72 zwischen den in Fig. 7 gezeigten geweiligen Elementen wird übrigens die Projektionsvergrößerung m des optischen Projektionssystems in diesem Fall folgendermaßen ausgedrückt:

m = D72/D71

Die in Vielzahl vorhandenen aufrechten Reellbildsysteme sind bei dieser Ausführungsform jeweils aus identischen Linsen gebildet. Aus diesem Grund sind die aufrechten Reellbildsysteme jeweils dreidimensional in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, so daß ihre optischen Achsenlängen identisch werden. Diese Anordnung ermöglicht es allen aufrechten Reellbildsystemen, die Abbildungen unter den gleichen Bedingungen zu projizieren, so daß für die jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme gleichförmige optische Kennwerte gewährleistet werden.

Die Positionen A2, B2, C2, . . . und die Posititonen A3, B3, C3, . . . der jeweiligen Umlenkspiegel können nach Wunsch innerhalb des Bereichs, der die Gleichung (1) erfüllt, festgesetzt werden, jedoch können die Positionen der anderen Umlenkspiegel, wenn einmal die Positionen von einem Satz der Umlenkspiegel festgesetzt sind, nacheinander dank der Kennwerte der aufrechten Reellbildsysteme bestimmt werden.

Die Fig. 10 zeigt schematisch ein weiteres optisches Projektionssystem mit der Objektebene 1, der Bildebene 2 und dem aus einer Mehrzahl von umgekehrten Reellbildsystemen 121, 122 bestehenden zusammengesetzten Augensystem 120.

Die Punkte A2, B2 und A3, B3 bezeichnen jeweils Positionen, an denen optische Elemente zur Ablenkung von durch die jeweiligen umgekehrten Reellbildsysteme tretenden Lichtströmen in Reihen angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden die optischen Elemente insbesondere durch reflektierende Elemente gebildet, und sie sind mit einer vorbestimmten Neigung angeordnet.

Auch hier sind die Umlenkspiegel weggelassen und nur die Strahlengänge der Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der einzelnen umgekehrten Reellbildsysteme gezeigt.

Eine Vielzahl von optischen Elementen, die in Reihen längs der Punkte A2, B2 und A3, B3 jeweils angeordnet sind, dienen als eine Ablenkeinrichtung.

Die Punkte A1, B1 auf der Objektebene 1 und die Punkte A4, B4 auf der Bildebene 2 bezeichnen Stellen, an denen die Lichtstrahlen L1, L2 auf den optischen Achsen der umgekehrten Reellbildsysteme 121, 122 jeweils die Ebenen schneiden.

Ein bestimmter Bereich der Objektebene 1, z. B. ein Teil der Objektebene 1 in der Nachbarschaft des Punkts B1, wird bei dieser Ausführungsform durch den am Punkt B2 angeordneten Umlenkspiegel reflektiert, durch das umgekehrte Reellbildsystem 122 geführt und durch den an der Position B3 unter einer bestimmten Neigung angeordneten Umlenkspiegel reflektiert, so daß er in der Nachbarschaft des Punkts B4 auf die Bildebene 2 projiziert wird. Die Punkte B1, B2, B3 und B4 sind bei dieser Ausführungsform in der gleichen Ebene angeordnet. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß die Orte der optischen Achsen der umgekehrten Reellbildsysteme in der gleichen Ebene liegen und die durch die Reellbildsysteme projizierten Bilder eine Relativdrehung nicht ausführen, so daß eine "Fehlanpassung durch Drehung" nicht auftritt. Die oben beschriebene Anordnung gilt vollständig auch für die anderen umgekehrten Reellbildsysteme, wobei bestimmte Bereiche der Objektebene 1 jeweils auf die Bildebene 2 projiziert werden.

Die Fig. 11 zeigt schematisch die Beziehungen einer Bilderzeugung. Wie gezeigt ist, wird mit Bezug zu einem Teil 123-1 eines Objekts 123 auf der Objektebene 1 ein Objektbild 124-1 auf der Bildebene 2 mit Hilfe eines umgekehrten Reellbildsystems 121 und einer durch Umlenkspiegel, die an den Punkten A2 sowie A3 angeordnet sind, gebildeten Umlenkeinrichtung erzeugt.

In gleichartiger Weise wird mit Bezug zu einem anderen Teil 123-2 des Objekts 123 ein Objektbild 124-2 auf der Bildebene 2 mit Hilfe des umgekehrten Reellbildsystems 122 und einer durch an den Punkten B2, B3 angeordneten Umlenkspiegeln gebildeten Umlenkeinrichtung erzeugt.

Bei dieser Ausführungsform wird eine 180°-Fehlanpassung einer Drehung der Teile 123-1 und 123-2 des Objekts, die bei Anwendung von zwei umgekehrten Reellbildsystemen auftritt, kompensiert, und es wird eine Bildaufnahme erhalten, die derjenigen gleich ist, die man unter Verwendung von einem umgekehrten Reellbildsystem erhält.

Es ist zu bemerken, daß unter der Annahme der Projektionsvergrößerung m das Verhältnis eines Abstands A1, B1 zwischen den Punkten A1 und B1 auf der Objektebene 1 zu einem Abstand A4, B4 zwischen den Punkten A4 und B4 auf der Bildebene 2m-fach wird. Das gilt auch für die Abstände der anderen jeweiligen Punkte.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Koordinatensystem können die Koordinaten von beispielsweise den Punkten B1, B2, B3und B4 folgendermaßen ausgedrückt werden:

B1 = (x · 1/2 · h/2)

B2 = (x · 1/2 · -h/1)

B3 = (-mx · -1/2 · h2)

B4 = (-mx · -1/2 · -h/2)

Hierbei wird eine derartige Anordnung getroffen, daß, wenn L als die optische Achsenlänge eines umgekehrten Reellbildsystems angenommen wird, die Koordination der Punkte B2 und B3 in der Z-Achsenrichtung die folgenden werden:

worin die optische Achsenlänge L als eine Funktion der Projektionsvergrößerung m ausgedrückt ist und ihr Wert sich in Abhängigkeit von der Projektionsvergrößerung m ändert.

Bei dieser Ausführungsform werden auf die Bildebene projizierte, durch die umgekehrten Reellbildsysteme erzeugte Abbildungen, d. h. die sog. Mehrfachabbildungen, dazu gebracht, sich einander zu überlappen, indem die Ausgestaltungen und die Neigung der in Vielzahl vorhandenen, auf der Seite der Objektebene 1 und der Bildebene 2 angeordneten Umlenkspiegel derart verändert werden, daß die optischen Achsen der umgekehrten Reellbildsysteme einander in einem Raum schneiden, d. h. in einer solchen Weise, daß sich die optischen Achsen einander schneiden, wenn eine Projektion dieser optischen Achsen an einer Ebene ausgeführt wird. Dadurch wird ein integriertes Bild als Ganzes erzeugt, so daß die Fehlanpassung der Bilder verhindert wird.

Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform die Neigung der jeweiligen umgekehrten Reellbildsysteme und der Umlenkspiegel derart festgesetzt, daß die Lichtstrahlen L1-L2 auf den optischen Achsen der jeweiligen umgekehrten Reellbildsysteme die Objektebene 1 und die Bildebene 2 im wesentlichen unter rechten Winkeln schneiden. Das bedeutet, daß die Anordnung derart getroffen ist, daß die Lichtstrahlen L1-L2 auf den optischen Achsen der jeweiligen umgekehrten reellen Abbildungen nach ihrer Reflexion durch die Umlenkspiegel zueinander parallel werden und die Objektebene 1 sowie die Bildebene 2 unter rechten Winkeln schneiden. Diese Anordnung verhindert das Auftreten einer "Veränderung in der Vergrößerung", auf die im Zusammenhang mit Fig. 3 eingegangen worden ist.

Die Fig. 12 zeigt eine Draufsicht auf die Fig. 10, während die Fig. 13 eine Seitenansicht der Fig. 10 zeigt.

Die in Fig. 12 und 13 dargestellten Elemente, die zu denen der Fig. 10 identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 12 sind eine die Punkte A1, B1 auf der Objektebene 1 verbindende gerade Linie D1 und eine die Punkte A4, B4 auf der Bildebene 2 verbindende gerade Linie D4 zueinander parallel. Die einzelnen Elemente sind derart angeordnet, daß bei einer Verlängerung der optischen Achsen der in Vielzahl vorhandenen umgekehrten Reellbildsysteme 121, 122 diese Verlängerung einen Punkt 0 in einer mehrstufigen Weise oder einfach diesen Punkt in einem Raum schneiden.

Unter Verwendung der Abstände D41 und D42 zwischen den in Fig. 12 gezeigten jeweiligen Elementen wird in diesem Fall die Projektionsvergrößerung m des optischen Projektionssystems folgendermaßen ausgedrückt:

m = D42/D41.

Bei dieser Ausführungsform sind die in Mehrzahl vorhandenen umgekehrten Reellbildsysteme jeweils durch identische Linsen gebildet. Aus diesem Grund werden die umgekehrten Reellbildsysteme jeweils dreidimensional in verschiedenen Ebenen angeordnet, so daß ihre optischen Achsenlängen identisch werden. Diese Anordnung ermöglicht es, daß alle umgekehrten Reellbildsysteme die Abbildungen unter den gleichen Bedingungen projizieren, so daß für die jeweiligen umgekehrten Reellbildsysteme gleichförmige optische Kennwerte gewährleistet werden.

Die Positionen A2, B2 und A3 der jeweiligen Umlenkspiegel können nach Wunsch innerhalb des die Gleichung (2) erfüllenden Bereichs festgesetzt werden, jedoch können die Positionen der anderen Umlenkspiegel, wenn die Positionen von einem Satz der Umlenkspiegel einmal festgesetzt sind, anschließend dank der Kennwerte der umgekehrten Reellbildsysteme bestimmt werden.

Die oben beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf einen Fall, wonach Umlenkspiegel als optische Elemente verwendet werden. Jedoch kann das Auftreten der Fehlanpassung der Abbildungen und der Änderung in der Vergrößerung in gleichartiger Weise verhindert werden, wenn eine Anordnung vorgesehen wird, bei der, wie die Fig. 14 zeigt, der Lichtstrahl L1 auf der optischen Achse des aufrechten Reellbildsystems 121 oder des umgekehrten Reellbildsystems 121 die Objektebene 1 und die Bildebene 2 unter rechten Winkeln schneidet.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 7 und 10 ist ein Fall beschrieben, wobei die Änderung in der Vergrößerung vollständig durch eine Anordnung kompensiert wird, bei der ein Lichtstrahl auf der optischen Achse des aufrechten oder umgekehrten Reellbildsystems die Objektebene und die Bildebene unter rechten Winkeln schneidet. Wenn jedoch eine geringfügige Änderung in der Vergrößerung zulässig ist, kann eine solche Anordnung getroffen werden, daß ein Lichtstrahl auf der optischen Achse wenigstens entweder die Objektebene oder die Bildebene unter rechten Winkeln oder im wesentlichen unter rechten Winkeln schneidet. Darüber hinaus kann auch eine Anordnung vorgesehen werden derart, daß der Lichtstrahl beide Ebenen unter einer geringen Neigung schneidet.

Die Fig. 15 und 16 sind eine zu den Fig. 8 bzw. 9 gleichartige Draufsicht bzw. Seitenansicht, wobei aufrechte Reellbildsysteme 131-135 vorgesehen sind. Die Fig. 16 zeigt einen Fall, wobei der Lichtstrahl L3 auf der optischen Achse des aufrechten Reellbildsystems 133 die Objektebene 1 unter einem Winkel δ1 und die Bildebene 2 unter einem Winkel δ2 in einer zur Anordnungsrichtung von Teilen auf der Objekt- oder Bildebene senkrechten Ebene schneidet.

Übrigens kann bei den in den Fig. 15 und 16 gezeigten Ausführungsformen von den beiden Ablenkeinrichtungen, die jeweils durch eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln gebildet sind, eine Ablenkeinrichtung auf der Seite der Objektebene 1 oder der Bildebene 2 weggelassen werden.

Die Fig. 17 und 18 zeigen Ausführungsformen, wobei die optischen Achsen oder deren Verlängerungen von umgekehrten Reellbildsystemen 141 und 142 (s. auch Fig. 12 und 13) winklig mit Bezug zur Objekt- sowie Bildebene in der zur oben erwähnten Anordnungsrichtung rechtwinkligen Ebene angeordnet sind. Die Fig. 18 zeigt einen Fall, wobei der Lichtstrahl auf der optischen Achse des umgekehrten Reellbildsystems die Objektebene 1 unter dem Winkel δ1 und die Bildebene 2 unter den Winkel δ2 schneidet.

Bei den in Fig. 17 und 18 dargestellten Ausführungsformen kann übrigens von den zwei durch die Vielzahl von Umlenkspiegeln gebildeten Ablenkeinrichtungen eine auf der Seite von Objektebene 1 oder auf der Seite der Bildebene 2 weggelassen werden.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Projektionssystems ist in Fig. 19 gezeigt, wobei aufrechte Reellbildsysteme 151-154, die ein zusammengesetztes Augensystem 150 bilden, in einer Ebene angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Mehrzahl von aufrechten Reellbildsystemen jeweils durch Linsen mit unterschiedlichen optischen Kennwerten gebildet, und alle diese Systeme 151-154 sind in derselben Ebene angeordnet. Dadurch wird eine Vereinfachung der Anordnung gewährleistet. Jede der optischen Achsenlängen der aufrechten Reellbildsysteme 151-154 ist unterschiedlich, und die optische Achsenlänge des aufrechten Reellbildsystems 153, das im Zentrum angeordnet ist, ist die kürzeste, während die optischen Achsenlängen eines aufrechten Reellbildsystems länger wird, je näher dieses an der Peripherie liegt. Die übrigen Ausbildungen der in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform sind im wesentlichen zu der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform identisch.

Bei der in Fig. 20 gezeigten weiteren Ausführungsform sind die ein zusammengesetztes Augensystem 160 bildenden umgekehrten Reellbildsysteme 161-163 alle in einer Ebene angeordnet, wodurch eine Vereinfachung der gesamten Anordnung erreicht wird. Jede der optischen Achsenlängen der Mehrzahl von umgekehrten Reellbildsystemen ist unterschiedlich, wobei die Achsenlänge des im Zentrum angeordneten Reellbildsystems 161 die kürzeste ist, während die Achsenlängen bzw. die Strahlengänge jeweils länger werden, je näher das betreffende umgekehrte Reellbildsystem zur Peripherie angeordnet ist.

Wenngleich bei der Ausführungsform von Fig. 20 die Anzahl der umgekehrten Reellbildsysteme zu der Ausführungsform von Fig. 10 unterschiedlich ist, so sind die übrigen Ausbildungen grundsätzlich identisch zur in Fig. 19 gezeigten Ausbildung.

Die Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung mit aufrechten, ein zusammengesetztes Augensystem 170 bildenden Systemen 171-175, während die Fig. 22 umgekehrte Systeme 181-183, die ein zusammengesetztes Augensystem 180 bilden, zeigt.

Bei der in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform sind ausgewählte, abwechselnde, reihenartige reflektierende Punkte B2, D2 nahe der Objektebene 1 im Vergleich zu reihenartigen reflektierenden Punkten A2, C2 und E2 angeordnet, und die Vielzahl von aufrechten Reellbildsystemen ist dementsprechend abwechselnd angeordnet, so daß zwei vertikal zueinander beabstandete Reihen mit Bezug auf die Objektebene 1 gebildet werden.

Die eine Reihe von optischen Elementen wird durch zwei in einer Reihe an den Punkten B2, D2 angeordnete optische Elemente gebildet, während die andere Reihe von optischen Elementen in ähnlicher Weise durch drei in einer Reihe an den Punkten A2, C2 und E2 angeordnete optische Elemente gebildet wird. Diese beiden Reihen von optischen Elementen, die auf zwei Stufen angeordnet sind, bilden eine Ablenkeinrichtung.

Die Anordnung der Punkte A3, B3, C3, . . . auf der Seite der Bildebene 2 ist zur Anordnung der Punkte A2, B2, C2, . . . auf der Seite der Objektebene 1 gleichartig. Eine in einer Reihe an den Punkten B3, D3 angeordnete Reihe von optischen Elementen und eine in einer Reihe an den Punkten A3, C3 und E3 angeordnete Reihe von optischen Elementen bilden eine weitere Ablenkeinrichtung.

Bei dieser Ausführungsform wird ein gegebener Bereich der Objektebene 1, z. B. ein Teil der Objektebene in der Nachbarschaft des Punkts C1, durch den am Punkt C3 angeordneten Umlenkspiegel mit Hilfe des aufrechten Reellbildsystems 173 über den an der Stelle C2 angeordneten Umlenkspiegel mit einer vorbestimmten Neigung reflektiert und dann in einem verkleinerten Maßstab in der Nachbarschaft des Punkts C4 auf die Bildebene 2 projiziert.

Die Punkte C1, C2, C3 und C4 sind bei dieser Ausführungsform so angeordnet, daß sie in derselben Ebene liegen. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß die Orte der optischen Achsen der aufrechten Reellbildsysteme sich in der gleichen Ebene befinden und daß durch die aufrechten Reellbildsysteme projizierte Bilder eine Relativdrehung nicht ausführen, so daß eine "Fehlanpassung durch Drehung" nicht die Folge ist.

Auf die Bildebenen projizierte, durch die aufrechten Reellbildsysteme erzeugte Abbildungen, d. h. die sog. Mehrfachabbildungen, werden bei dieser Ausführungsform dazu gebracht, einander zu überdecken, indem die Ausgestaltungen und die Neigung der Vielzahl von auf der Seite der Objektebene 1 und auf der Seite der Bildebene 2 angeordneten Umlenkspiegel verändert wird, so daß insgesamt ein integriertes Bild erzeugt wird, um die Fehlanpassung von Abbildungen zu verhindern.

Zusätzlich wird bei dieser Ausführungsform, um die oben erwähnte Veränderung in der Vergrößerung zu unterbinden, die Neigung der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme und der Umlenkspiegel derart festgesetzt, daß die Lichtstrahlen L1-L5 auf den optischen Achsen der jeweiligen aufrechten Reellbildsysteme die Objektebene 1 und die Bildebene 2 jeweils unter im wesentlichen rechten Winkeln schneiden. Das heißt mit anderen Worten, daß eine derartige Anordnung getroffen wird, daß die Lichtstrahlen L1-L5 auf den optischen Achsen der jeweiligen aufrechten Reellbilder nach der Reflexion durch die Umlenkspiegel zueinander parallel werden und die Objektebene 1 sowie die Bildebene 2 unter rechten Winkeln schneiden.

Bei der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform sind die reihenartigen Reflexionspunkte A2 und C2, die aus den Punkten auf der Objektebene alternierend ausgewählt wurden, im Vergleich zu dem Reflexionspunkt B2 weiter entfernt angeordnet. Wenngleich in Fig. 22 nur ein solcher Reflexionspunkt B2 dargestellt ist, sind tatsächlich solche Reflexionspunkte in einer Mehrzahl vorhanden, da drei oder mehr umgekehrte Reellbildsysteme existieren. Die Vielzahl von umgekehrten Reellbildsystemen ist dementsprechend alternierend angeordnet, um zwei vertikal zueinander beabstandete Reihen mit Bezug zur Objektebene 1 zu bilden.

Eine Reihe von optischen Elementen wird durch die zwei optischen Elemente 182 und 183, die in einer Reihe an den Punkten A2 und C2 angeordnet sind, gebildet, während die andere Reihe von optischen Elementen 181 in gleichartiger Weise durch optische Elemente, die in einer Reihe am Punkt B2 angeordnet ist, gebildet wird. Diese beiden Reihen von optischen Elementen bilden eine Ablenkeinrichtung. Die Anordnung der Punkte A3, B3 und C3 auf der Seite der Bildebene 2 ist zur Anordnung der Punkte A2, B2 und C2 auf der Seite der Objektebene gleichartig. Die Reihe von in einer Reihe an den Punkten A3 und C3 angeordneten optischen Elementen und die Reihe von optischen Elementen, die in einer Reihe am Punkt B3 angeordnet sind, bilden eine weitere Ablenkeinrichtung.

Bei der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform wird übrigens auch eine Anordnung zur Kompensation der vorher erwähnten "Fehlanpassung durch Drehung" und "Veränderung in der Vergrößerung" angewendet.

In den Fig. 23 und 24 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Projektionssystems gezeigt, wobei in Fig. 23 aufrechte Systeme 191-200 ein zusammengesetztes Augensystem 190 bilden, während die Fig. 24 umgekehrte Systeme 211-216 zeigt. In den Fig. 23 und 24 mit bereits benutzten Bezugszeichen bezeichnete Elemente sind zu vorher erläuterten Elementen gleichartig.

Gemäß Fig. 23 sind optische Elemente jeweils an den Punkten A2-E2 mit Bezug zur Richtung der Punkte A1-E1 auf der Objektebene 1 angeordnet, wobei sie eine Reihe von optischen Elementen bilden. An den Punkten F2-J2 sind ebenfalls jeweils mit Bezug zur anderen Richtung der Punkte F1-J1 auf der Objektebene 1 optische Elemente angeordnet, so daß eine weitere Reihe von optischen Elementen gebildet wird. Diese beiden Reihen von optischen Elementen liegen in vertikal beabstandeten Reihen. Bei dieser Ausführungsform bilden zwei Reihen der optischen Elemente eine Ablenkeinrichtung.

Auf der Seite der Bildebene 2 bildet wie auf der Seite der Objektebene 1 eine Mehrzahl von an den Punkten A3-E3 angeordneten optischen Elementen eine Reihe von optischen Elementen, während eine Vielzahl von an den Punkten F3-J3 angeordneten optischen Elementen eine weitere Reihe von optischen Elementen bilden. Diese beiden Reihen von optischen Elementen sind in mit Bezug zur Bildebene 2 vertikal beabstandeten Reihen angeordnet, wobei sie die Ablenkeinrichtung auf der Seite der Bildebene bilden.

Ferner ist bei dieser Ausführungsform die Anordnung so getroffen, daß durch Vorsehen einer Mehrzahl von vertikal beabstandeten Reihen von optischen Elementen sowohl auf der Seite der Objekt- wie der Bildebene eine Mehrzahl von umgekehrten Reellbildsystemen für die jeweiligen optischen Elemente sich in einem Raum gegenseitig nicht stört oder beeinflußt.

Bei den in den Fig. 23 und 24 gezeigten Ausführungsformen wird eine Anordnung angewendet, die eine Kompensation der erwähnten "Fehlanpassung durch Drehung" und "Änderung in der Vergrößerung" ermöglicht.

Um zwischen einander benachbarten Reellbildsystemen eine Beeinflussung durch Einstreuung oder nach Art eines "Nebensprechens" zu unterbinden, wird bei den beschriebenen Ausführungsformen vorzugsweise von der Anordnung von Abschirmelementen Gebrauch gemacht, und zwar von der ersten Ablenkeinrichtung, in der die Ablenkglieder, z. B. reflektierende Flächen, Prismen od. dgl., für jedes Reellbildsystem (aufrecht und umgekehrt) getrennt sind, bis zur letzten Ablenkeinrichtung, in der die Ablenkglieder für jedes Reellbildsystem über die Reellbildsysteme getrennt sind.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf einen Fall, wobei das optische Projektionssystem bei einem verkleinernden System angewendet wird, jedoch kann die Erfindung in vollkommen gleichartiger Weise auf ein vergrößerndes System zur Anwendung kommen, wenn eine umgekehrte Anordnung des gesamten verkleinernden Systems benutzt wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei den bisherigen Ausführungsformen die Auslegung der Anordnung des gesamten optischen Projektionssystems nach Wunsch bewerkstelligt werden kann, indem eine gemeinsame Reflexionsfläche einfach zur Ablenkung eines Lichtstroms wenigstens entweder zwischen der Objektebene und der Ablenkeinrichtung oder zwischen der Bildebene und der Ablenkeinrichtung vorgesehen wird.

Eine solche Einrichtung oder Anordnung wird erreicht, indem man die Relativbeziehung zwischen der Objekt- sowie der Bildebene in eine bestimmte Lagebeziehung bringt und für eine Kompensation der Vorwärts- und Rückwärtsbeziehung einer Abbildung sorgt.

Wenn eine geringfügige Fehlanpassung der Abbildungen oder Abweichung einer Vergrößerung bei den beschriebenen Ausführungsformen zulässig ist, so kann darüber hinaus eine derartige Anordnung vorgesehen werden, daß Lichtströme von einer Vielzahl von Reellbildsystemen durch einen einzigen Umlenkspiegel abgelenkt werden.

Ferner können die mit der Erfindung verfolgten Ziele erreicht werden, wenn das zusammengesetzte Augensystem zwei oder mehr Reellbildsysteme umfaßt.

Die bisherigen Ausführungsformen gemäß der Erfindung haben sich auf einen Fall bezogen, wobei zwei Ablenkeinrichtungen verwendet und ein Umlenkspiegel oder Prisma als eine Ablenkeinrichtung für jedes Reellbildsystem benutzt werden. Jedoch kann eine Anordnung vorgesehen werden, wobei eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln oder Ablenkgliedern (Prismen) für jedes Reellbildsystem verwendet wird, wenn eine Anordnung vorgesehen wird, um die "Fehlanpassung durch Drehung", die "Fehlanpassung von Abbildungen" und die "Veränderung in der Vergrößerung" zu kompensieren, und es wird eine äquivalente Anordnung unabhängig für die jeweiligen Teile der Objekt- und Bildebene geschaffen. Beispielsweise kann, wie die Fig. 25A zeigt, eine solche Anordnung vorgesehen werden, daß ein Lichtstrahl von der Objektebene 1 von einer Ebene zu einer anderen Ebene geleitet und dann zur ursprünglichen Ebene zurückgeführt wird, um zum Reellbildsystem 225 geleitet zu werden. Ferner ist es möglich, in Übereinstimmung mit einer Relativlagenbeziehung zwischen der Objekt- und der Bildebene eine gewünschte Anordnung anzuwenden, wenn die Anzahl der eine Ablenkeinrichtung bildenden Umlenkspiegel vergrößert wird, wie die Fig. 25B zeigt, und wenn zur Zeit der Projektion eines Liniensegments 226 in der einen Richtung der Objektebene 1auf die Bildebene 2 mit Hilfe des zugeordneten Reellbildsystems 225 die Abbildung des Liniensegments 226 auf der Objektebene mit dem anderen Liniensegment 227 auf der Bildebene 2 ausgerichtet wird, so daß die sog. Fehlanpassung durch Drehung nicht auftritt.

Diese Anordnung ist vorzuziehen, weil sie den Freiheitsgrad in der Auslegung erweitert und insofern die Möglichkeit bietet, eine gewünschte Anordnung in Übereinstimmung mit einer Relativlagebeziehung zwischen der Objekt- und der Bildebene anzuwenden.

Zusätzlich kann, wie die Fig. 26A und 26B zeigen, ein zusammengesetztes Augensystem 230, das aus einer Mehrzahl von senkrecht zur Zeichnungsebene angeordneten Reellbildsystemen besteht, entweder zwischen der Objektebene 1 und der Ablenkeinrichtung oder zwischen der Bildebene 2 und der Ablenkeinrichtung in Übereinstimmung mit der Projektionsvergrößerung und dem Abstand zwischen dem Objekt sowie der Abbildung angeordnet werden.

Diese Anordnung ist wünschenswert, da sie ermöglicht, die optischen Achsen der Reellbildsysteme in paralleler Lagebeziehung auszurichten und eine vereinfachte Anordnung anzuwenden.

In einem Fall, da die Reellbildsysteme im optischen System einen Raum aufweisen, z. B. als einen Satz von Mikrolinsen 240, kann die Ablenkeinrichtung am Ort des Raumes, wie die Fig. 27A, 27B und 27C zeigen, angeordnet werden.

Wenn eine Objektebene unter Verwendung eines zusammengesetzten Augensystems, das aus einer Mehrzahl von aufrechten Reellbildsystemen oder einer Mehrzahl von umgekehrten Reellbildsystemen gebildet ist, in einem verkleinerten oder vergrößerten Maßstab projiziert wird, so ist es gemäß der Erfindung möglich, unter Verwendung einer durch ein optisches Element oder eine Mehrzahl von optischen Elementen gebildete Ablenkeinrichtung zur Ablenkung eines Lichtstroms ein optisches Projektionssystem zu erlangen, das in günstiger und vorteilhafter Weise sowohl die Fehlanpassung von Mehrfachabbildungen wie auch eine Änderung in der Vergrößerung auf der Bildebene kompensiert.


Anspruch[de]
  1. 1. Optisches Projektionssystem zur Ausführung einer nichtgleichen Vergrößerungsprojektion, gekennzeichnet

    - durch ein zusammengesetztes Augensystem (100, 120, 150, 160, 170, 180, 190, 230), das eine Mehrzahl von reellen Abbildungssystemen (111-115, 121, 122, 131-135, 141, 142, 151-154, 161-163, 171-175, 181-183, 191-200, 211-216, 225), die Bilder von mehreren Teilen an einer Objektebene (1) auf eine Bildebene (2) projizieren, umfaßt, und

    - durch wenigstens eine Ablenkeinrichtung zur Ablenkung eines Lichtstroms von jedem der mehreren Teile an der Objektebene (1),

    - wobei die reellen Abbildungssysteme und die Ablenkeinrichtungen in einer derartigen Beziehung angeordnet sind, daß Lichtstrahlen (L1-L10) auf den optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme zu einer in einer Anordnungsrichtung von wenigstens einem der mehreren Teile an der Objektebene und der mehreren Bildteile an der Bildebene verlaufenden Linie im wesentlichen senkrecht sind.
  2. 2. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen eine Mehrzahl von optischen Elementen umfassen, die jeweils entsprechend den reellen Abbildungssystemen angeordnet sind.
  3. 3. Projektionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein Umlenkspiegel ist.
  4. 4. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung in wenigstens einem Raum der Räume zwischen dem zusammengesetzten Augensystem sowie der Objektebene und zwischen dem zusammengesetzten Augensystem sowie der Bildebene angeordnet ist.
  5. 5. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reellen Abbildungssysteme allgemein auf derselben Ebene angeordnet sind.
  6. 6. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der reellen Abbildungssysteme und Punkte, an denen der Lichtstrahl auf der optischen Achse der reellen Abbildungssysteme die Objektebene (1) sowie die Bildebene (2) schneidet, in allgemein derselben Ebene liegen.
  7. 7. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen mehrere Reihen von optischen Elementen umfassen, wobei in jeder dieser Reihen eine Mehrzahl der optischen Elemente in einer Richtung angeordnet ist.
  8. 8. Projektionssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente in den mehreren Reihen derart angeordnet sind, daß sie jeweils Lichtströme von den mehreren, an der Objektebene in der einen Richtung angeordneten Teilen ablenken.
  9. 9. Projektionssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente in den mehreren Reihen so angeordnet sind, daß sie in jeder dieser Reihen jeweils Lichtströme von den mehreren, an der Objektebene in einer entsprechenden Richtung angeordneten Teilen ablenken.
  10. 10. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme zueinanderparallel sind.
  11. 11. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ablenkeinrichtungen vorgesehen sind, von denen die eine parallele Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme in nicht-parallele Lichtstrahlen auf den Achsen der reellen Abbildungssysteme und die andere die nicht-parallelen Lichtstrahlen zu parallelen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme umwandelt.
  12. 12. Projektionssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der reellen Abbildungssysteme und der Ablenkeinrichtungen, daß die Ablenkeinrichtungen so angeordnet sind, daß die nicht-parallelen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme oder auf Verlängerungen dieser Achsen sich an einem Punkt bei Betrachtung aus wenigstens einer Richtung schneiden.
  13. 13. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ablenkeinrichtungen allein zwischen den reellen Abbildungssystemen und einer Ebene aus der Objekt- sowie Bildebene vorgesehen und die optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme zueinander parallel sind.
  14. 14. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Abbildungssystem einen Satz von Linsen umfaßt und die Ablenkeinrichtung zwischen diesen Linsen vorgesehen ist.
  15. 15. Projektionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein Prismenglied ist.
  16. 16. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Abbildungssystem ein aufrechtes Reellbildsystem (111-115, 131-135, 151-154, 161-163, 171-175, 191-200) ist und Verlängerungen von nicht-parallelen Lichtstrahlen auf den optischen Achsen dieser aufrechten Reellbildsysteme sich an einem Punkt bei Betrachtung aus wenigstens einer Richtung schneiden.
  17. 17. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Abbildungssystem ein umgekehrtes Reellbildsystem (121, 122, 141, 142, 181-183, 211-216) ist und nicht-parallele Lichtstrahlen auf den optischen Achsen dieser umgekehrten Reellbildsysteme sich bei Betrachtung aus wenigstens einer Richtung an einem Punkt in einer mehrstufigen Weise schneiden.
  18. 18. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsenlängen der reellen Abbildungssysteme die gleichen sind.
  19. 19. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen auf den optischen Achsen der reellen Abbildungssysteme zu wenigstens einer Ebene aus der Objekt- sowie Bildebene senkrecht sind.
  20. 20. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der reellen Abbildungssysteme und Punkte, an denen der Lichtstrahl auf der optischen Achse eines dieser reellen Abbildungssysteme die Objektebene, die Bildebene und die Ablenkeinrichtung kreuzt, in unterschiedlichen Ebenen liegen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com