DE2110623A1

DE2110623A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Betrachtung von Dia-Positiven oder Filmen im Relief

Info

Publication number: DE2110623A1
Application number: DE19712110623
Authority: DE
Inventors: Maurice Bonnet
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1970-03-06
Filing date: 1971-03-05
Publication date: 1971-09-23
Also published as: JPS5438500B1; DE2110623C3; US3712727A; FR2094205A5; DE2110623B2

Description

PATENTANWÄLTE ^ίΟ

dr. W.Schalk· dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing.G. Dännenberg DR. V. SCHMIED-KOWARZIK. -DR. P. WEINHOLD · DR/D, GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHElMEIt STRASSE 39

3. März 1971 Gu/gm

Agence Nationale de Valorisation de la Recherche (ANVAR) Paris, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Betrachtung von Dia-Positiven oder Filmen im Relief.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der direkten Betrachtung von Dia-Positiven oder Filmen im Relief mit einer Vielzahl von linsenförmigen oder dioptrischen Elementen. Ferner bezieht sie sich auf eine Vorrichtung bzw. ein Material zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei den bisher bekannten Verfahren erreicht und durchquert das Licht einen Punkt des zusammengesetzten Bildes eines Relief-Diapositivs, der nicht von einem einzigen Lichtstrahl oder einem hinreichend geraden oder parallelen Strahl durchquert wird, um als solch ein Lichtstrahl angesprochen zu werden. Vielmehr liegt ein regelrechtes divergierendes Lichtbündel vor, welches durch zahlreiche Strahlen erzeugt wird, die aus verschiedenen Richtungen kommen.

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Daraus ergibt sich, daß die Lichtstrahlen, die aus diesem Bündel hervorgehen, den transparenten Träger durchqueren, wobei sie am betrachteten Punkt beginnen und sich von dort voneinander entfernen. Diese Lichtstrahlen erreichen die gesamte Fläche des Diopters oder auch nur einen Teil davon, je nach dem Divergenzwinkel des Strahlenbündels« Anschließend geht jeder Strahl, der dieses Bündel ausbildet, vom Oberflächenpunkt des Dbpters aus, den er durchquert hat, und zwar in eine Richtung, die durch die Krümmung des Diopters in diesem Punkt bestimmt wird. Die Gesamtheit der Strahlen, die aus dem Diopter heraustreten, bildet daher ein Strahlenbündel, welches mehr oder weniger divergiert, und zwar abhängig von der

ψ Gestalt dieser Krümmung. Daraus resultiert, daß der Durchmesser dieses Strahlenbündels sich längs der Spur vergrößert, die dieses zwischen dem Diopter und der Pupille' des Auges des Beobachters zurücklegt. Wenn das Strahlenbündel an der Pupille ankommt, übersteigt sein Durchmesser bei weitem den Durchmesser der Pupille. Daher können die aus dem betrachteten, zusammengesetzten Bild hervorgehenden Lichtstrahlen nicht alle in die Pupille des Auges des Beobachters eintreten. Dieselben Verhältnisse liegen für alle Punkte des zusammengesetzten Bildes vor, da diese analog beleuchtet werden. Dieses Abwandern der Strahlen bewirkt, daß das Auge des Beobachters diejenigen Strahlen wahrnimmt,die von mehreren benach-

fc barten Dioptern hervorgehen. Diese Stufung der Bilder bewirkt eine gewisse Unscharfe an den Bildrändern.

Zu diesem Nachteil bei der Reliefbetrachtung zusammengesetzter Bilder kommen verschiedene Aberrationen geometrischer Art hinzu, die immer bei einem Diopter bestehen. Unabhängig von dessen Form können die Bilder nicht absolut richtig sein, insbesondere wenn ein verhältnismäßig großer Zwischenraum die zusammengesetzten Bilder der Diopter trennt, die in ihrer Summe die Lichtstrahlen der Bündel bilden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Qualität bei direkter Betrachtung von Dia-Positiven oder Filmen im

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-3-Relief fühlbar zu verbessern.

Hierzu wird ein neues Verfahren vorgeschlagen, welches eine bedeutende Verbesserung bei der Technik, optischer Oberflächen umfaßt, die linsenförmige brechende oder reflektierende Elemente besitzen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß einerseits der Winkelwert des sichtbaren Durchmessers verringert wird, wobei die Lichtquelle iJiSis linsenförmige brechende oder reflektierende Element in der Richtung der Abweichung der Lichtstrahlen durch das Element derart gesehen wird, daß die jedes Element erreichenden Strahlen als parallel angesehen werden können und wobei diese Verringerung auf einen einstellbaren Wert begrenzt wird, der von der Konstanten der als Diffraktionsraster betrachteten optischen Oberfläche abhängt und daß andererseits der Abstand zwischen den ein optisches System zur Orientierung der Lichtstrahlen bildenden Dioptern und den zusammengesetzten Bildpunkten, die die Lichtstrahlen aufnehmen, soweit wie möglich verringert wird.

Dies Verfahren kann dadurch ausgestaltete werden, daß der Winkel 0\ , der den Wert des von der Lichtquelle sichtbaren . Durchmessers definiert, nicht kleiner als der Winkel $ ist, der durch die Gleichung 0 = definiert wird_;mit

>\ = betreffende Wellenlänge (beispielsweise Linie D von Natrium) und

C = Konstante der optischen Oberfläche mit linsenförmigen Elementen, soweit sie als Diffrafktion tionsraster in Betracht kommen,

damit der Betrachter keine Spur des Brechungsspektrums wahrnimmt und ihm die erleuchtete Fläche homogen erscheint.

Die Homogenität der beleuchteten Fläche kann noch dadurch verbessert werden, daß der Wert des zur Lichtquelle gehörenden Durchmessers verdoppelt oder verdreifacht wird, so daß der

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Winkel, der diesen Durchmesser definiert, gesehen durch ein linsenförmiges Element ein Vielfaches der Entfernung der Maxima der Beleuchtung ist, und wobei eine ganze Zahl ausgewählt wird, um den gesehenen Durchmesser der Lichtquelle entsprechend der Periodizität der Maxima zu vergrößern, um zu verhindern, daß die wiederholten Bilder der Lichtquelle sich überschneiden und Lichtindifferenzen im Mittelpunkt der Fläche bilden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein optisches Anhaften zwischen der das zusammengesetzte Bild enthaltenen Fläche und der brechenden Fläche der Diopter mittels eines transparenten Klebemittels erhalten, dessen Brechungsindex demjenigen des Stoffes sehr nahe benachbart ist, der das Bild darstellt, wodurch der Weg zwischen diesen beiden Flächen im wesentlichen zu Null gemacht wird, wodurch die auf der ersten Fläche existierenden Reliefs., die von den starken Differenzen der Transparenz oder den gefärbtem Pigmenten, die im Bild vorhanden sind, hervorgerufen werden, eliminiert werden.

Die das zusammengesetzte Bild enthaltende Oberfläche ist nicht in der Brennebene der Gesamtheit der linsenförmigen Elemente angeordnet, sondern es kommt hinzu der Abstand zwischen der Lage des zu betrachtenden Bildes bezogen auf die Brennebene zuzüglich dem scheinbaren Durchmesser der Lichtquelle, wobei die Summe größer ist als der vorstehend erwähnte kleinste Abstand.

Jedes linsenförmige Element besitzt nach der Erfindung eine besonders begrenzte Wirkung derart, daß es in einem festen Winkel, der von den Eigenschaften der linsenförmigen Elemente begrenzt ist, jeden parallelen Lichtstrahl, der einen genauen Punkt des zusammengesetzten Bildes erreicht und durchquertj derart ausrichtet und verteilt, daß das Auge des Beobachters gleichzeitig lediglich einen Lichtstrahl beobachtet, dessen Farbe und Intensität durch den Punkt des betrachteten Bildes moduliert sind.

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Um zu vermeiden, daß die Punkte oder die modulierten Lichtstrahlen, die das Eridbild ausbilden, vom Beobachter wahrgenommen werden können, wird die Größe der linsenförmigen Elemente derart gewählt, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand der linsenförmigen Elemente und dem Betrachtungsabstand gleich oder kleiner als die Sehschärfe des Beobachters ist.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine Vorrichtung bzw. ein Material zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung..

Bei einer ersten Ausführungsform besitzt der transparente
Träger linsenförmige, brechende Elemente und behält s-eine herkömmliche Dicke, die im wesentlichen der fokalen Entfernung der Diopter gleich ist. Das zusammengesetzte Bild befindet sich auf der den linsenförmigen Elementen entgegengesetzten Seite. Das Bild ist von der Oberflächenseite, die die linsenförmigen Elemente aufweist, im Relief und in der Durchleuchtung in einer einzigen Richtung sichtbar.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform ist das Bild soweit
wie möglich der Oberfläche des Diopters angenähert, und zwar durch Anfügen an die optische Verleimung. Die Dicke des
transparenten Supports kann auf eine Dicke reduziert werden, die nur wenig größer ist als die Bogenhöhe der brechenden
linsenförmigen Elemente. Das Bild ist dabei im Relief von
beiden Seiten der Oberfläche des Films durchscheinend sichtbar.

Bei einer anderen Variante hängt das Bild vollständig an
der Oberfläche des brechenden, linsenförmigen Elements.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Bild integraler Teil des brechenden, linsenförmigen Elements. Die Gesamtdicke der aus der Emulsion, dem transparenten Träger aer Höhe der
brechenden, linsenförmigen Elemente gebildeten Anordnung ist nicht größer als die Dicke eines normalen Films ohne linsenförmige Elemente, Das Bild ist in gleicher Weise von beiden

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-6-Seiten des Films transparent sichtbar ·

Das Bild kann ein integrierender Teil des linsenförmigen Elements werden, etwa indem die Emulsion von vorneherein auf der Fläche des transparenten Supports oder Trägers selbst aufgetragen wird, der die linsenförmigen, brechenden Elemente trägt. Dessen Dicke ist etwas größer als die dieser Elemente. Auch ^anäas integrierte Teil dadurch hergestellt werden, daß die linsenförmigen Elemente auf der transparenten Trägerfläche selbst mit dem zusammengesetzten Bild gepreßt werden, und zwar mit einer Matrix, die den Aufdruck der linsenförmigen Elemente trägt, und zwar nach Aufzeichnung des zusammengesetzten Bilds , das über eine Photographie oder im Druckverfahren erhalten wurde, wobei eine örtliche Festlegung der erhaltenen linsenförmigen Elemente und ihres entsprechenden zusammengesdzten Bilds erfolgt.

Bei einer Ausführungsform der Oberflächen mit reflektierenden linsenförmigen Elementen wird die Brechkraft beispielsweise durch Niederschlag von Aluminium unter Vakuum erhalten. Es kann auch jedes aandere Verfahren angewendet werden. Das Bild befindet sich dabei so nahe wie möglich am linsenförmigen, reflektierenden Element, und zwar durch Anfügen oder optisches Kleben» Das Bild ist dabei in der Reflektion in einer einzigen Richtung zu betrachten.

Bei einer Variante ist das Bild integraler Teil der optischen Fläche mit den reflektierenden, linsenförmigen Elementen, sei es, daß der Niederschlag mit dem Aluminium auf den linsenförmigen Elementen vor dem Eingießen der Emulsion erfolgt ist, wobei das Bild anschließend aufgezeichnet wurde, sei es, daß der Niederschlag aus Aluminium nach dem Aufdruck der Elemente in der Presse auf ein zusammengesetztes Bild erfolgt ist, das auf der Fläche eines transparenten Trägers über eine Photographie oder einen Druck erhalten wurde.. Der Niederschlag des Metalls wird dabei an der Seite der linsenförmigen Elemente erhalten. Es ist auch möglich, daß der Niederschlag aus Aluminium nach dem Gießen der Emulsion und Herstellung des

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zusammengesetzten Bildes und Druck der linsenförmigen Elemente nach der Ortsbestimmung der Flucht erfolgt ist. Das Bild kann dabei in einer einzigen Richtung durch Reflektion betrachtet werden.

Es kann festgehalten werden, daß das Verfahren nach der Erfindung die Verwendung linsenförmiger, konkaver Elemente gestattet, so daß auch die Möglichkeit gegeben ist, den Reliefeffekt umzukehren.

Die Lichtquelle kann herkömmlicher Art mit einem optischen . System sein, welches parallele Lichtstrahlen liefert oder das mit einem derartigen unabhängigen System zusammenarbeitet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale der Erfindung ergeben» Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschema für die Reliefbetrachtung nach dem herkömmlichen Verfahren;

Fig. 2 ein ideales Bild eines Punkts der Reliefphotographie; Fig. 3 u.4 Störungen, die bei den bekannten Verfahren aus der

Aberration und Kugelgestalt herrühren; Fig. 5 das Grundprinzip der Erfindung; Fig. 6 das Wesentliche einer Anordnung nach der Erfindung ; Fig. 7 ein Linsenelement, welches das Bild direkt trägt; Fig. 8 einen kugelförmigen, konkaven Diopter; Fig.9 u.10. den Strahlengang für den Fall, daß das Bild

vollständig dem linsenförmigen Element anhaftet; Fig. 11 u.12. linsenförmige Elemente, die direkt das Bild

tragen;
Fig. 13 ähnliche linsenförmige Elemente, die jedoch mit einem

Schutzlack bzw. Schutzanstrich überzogen sind; Fig.14-18 verschiedene andere Ausführungsformen von Anordnungen Bild/linsenförmiges Element;

Fig.19 eine Anordnung, die eine Reflektionsbetrachtung gestattet und
Fig. 20 u.21 linsenförmige Elemente, bei denen das Bild ein integrierender Teil ist.

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Es ist bekannt, daß die Auswahl verschiedener Bilder, die auf einer Photographie im Relief aufgezeichnet sind, beispielsweise mit einer optischen Fläche mit brechenden, linsenförmigen Elementen realisiert, über diese Fläche möglich ist, deren linsenförmige Elemente die Fläche des transparenten Trägers gegenüber dem Bild bedecken.

Der Schnitt durch ein derartiges Dia-Positiv im Relief ergibt das folgende Bild*.

Betrachtet man ein linsenförmiges, brechendes Element 1 (Fig.1) beispielsweise von Kugelgestalt, das auf herkömmliche Weise verwendet wird, d.h. welches in s-einer Brennebene 2 ein Bild 3 besitzt, und das über eine Lichtquelle (Streulicht) beleuchtet wird, so erscheint ein beliebiger Punkt 5 des Bildes 3, der sich auf der optischen Achse 6 befindet, die die Pupille des Auges im optischen Zentrum des Diopters vereinigt, unter einem scheinbaren Durchmesser, der der Gesamtheit der Oberfläche des Diopters' entspricht, wie es die Fig.2 zeigt. Dabei ist vorausgesetzt, was jedoch offensichtlich nicht realisierbar ist, daß dieser Diopter vollständig ohne geq^metrische Aberrationen hergestellt werden kann, und daß er für einen beliebigen Bildpunkt vollständig ausgerichtet werden kann. Bei diesen Bedingungen fixiert das Auge 4 eines Beobachters die Oberfläche des Diopters.

Die Fig. 2 gibt den Idealfall wieder, in dem der Diopter 1, von der Seite des Beobachters her gesehen, unter dem Aspekt einer homogenen Fläche gesehen wird, die.einem bestimmten Punkt des Bildes entspricht. Man weiß jedoch, daß eine derartige Perfektion nicht realisiert verden kann, weil neben den geometrischen Aberrartionen(KoMI, ßist§?lionf^rSixiiSI?ismus, chromatische Aberration, Feldkrümrnung) Fehler existieren, die auf die Brechung, die Diffusion und die ungenaue Einstellung zurückzuführen sind. Fig. 3 zeigt den Nachteil, der durch die kugelförmige Aberration hervorgerufen wird, die hier beispielsweise betrachtet wird.

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In dieser Figur ist das Bild 3 geringfügig von der Brennebene 2 entfernt worden, um die Verscheibung der Strahlen zu vergrößern, die durch die Aberration der Kugelform hervorgerufen wird, und um die Zeichnung leichter erläutern zu können.

Aus dieser Aberration ergibt sich, daß die Gesamtheit der Strahlen, die von der Fläche des Diopters ausgehen, und die den Lichtstrahl bilden, in die Pupille des Auges des Beobachters eintreten, nicht an einem einzigen Punkt 5 gebildet wird, der vom Diopter 1 vergrößert wird, sondern auch von Nachbarpunkten 7, 8 usw. Daraus ergibt sich, daß für das Auge des Beobachters über denselben Diopter nicht nur der Punkt 5 sondern gleichzeitig auch die Nachbarpunkte 7,8,... sichtbar sind.

In der schmeatischen Darstellung der Fig. 4 ist der Diopter 1 der Fig. 3 von der Seite des Beobachter her gesehen dargestellt w^orden. Dieser sieht vom selben Standpunkt aus eine Zentralzone 1a, die dem Punkt 5 entspricht, und eine ringförmige Zone 1b, die von den Punkten 7,8,... herrührt, und zwar wegen der transversalen Aberration des sphärischen Diopters.

Anders ausgedrückt ist es bei der herkömmlichenMethode wegen der stets gegenwärtigen geometrischen Aberrationen, unabhängig von deren Form (sphärisch, eliptisch, parabolisch usw) nicht möglich, einen einzigen Punkt des entsprechenden aufgezeichneten Bilds einem bestimmten Gesichtspunkt zuzuordnen, bzw. diese beiden Punkte ineinander überzuführen. Dieser Gesichtspunkt wird dabei durch den Beobachtungsapparat bes-timmt, Mit der Reliefphotographie ist nämlich der Umstand verbunden, daß gleichzeitig ein Teil der Nachbarpunkte übertragen wird. Diese Nachbarpunkte können wichtig genug sein, um die Definition des Reliefbilds zu verringern und folglich auch dessen Feldtiefe.

Nach der allgemeinen Definition der Erfindung ist es in erster Linie notwendig, wie es die Fig. 5 zeigt, parallele Licht-

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strahlen 44, 47 auszusenden,- die die Fläche des zusammengesetzten Bildes 53 erreichen, welches dem linsenförmigen Element 1 entspricht ,und die die Punkte 42 und 43 des Bildes durchdringen. Diese lassen nur gefärbte Strahlen passieren. und die Lichtintensität entspricht ihrer Farbe und dem jeweiligen Grad ihres Durchscheinens. Die Strahlen 44, 47 werden gradlinig als Strahlen 45 und 48 quer durch den transparenten Träger fortgesetzt. Sie werden durch das Element 1 gebrochen und bilden danach die Strahlen 46 und 48 , die mit der Gesamtheit der anderen Strahlen des Diopters darauf die Kaustik 52 bilden, die inder Nachbarschaft des Objektbrennfc punkts des Diopfers 1 ausgebildet ist. Sie erreichen schließlich das linke Auge 50 und das rechte Auge 51 des Beobachters über die gebrochenen Strahlen 46 und 49.

Es soll festgehalten werden, daß bei einem bestimmten Beobachtungspunkt die von der Gesamtheit der Strahlen, die von dem Diopter 1 ausgehen, gebildete Kaustik, in ihrer Gesamtheit von der Pupille des Auges des Beobachters nicht durchdrungen werden kann, weil die Pupille des Auges ein Diaphragma kMner Abmessung ist, das gleichzeitig nur ein sehr enges Bündel beobachten kann. Dieses ist hier durch einen einzigen Strahl begrenzt oder auch durch ein sehr enges, paralleles Lichtbündel, das als ein derartiger Strahl betrachtet werden * kann. Der Beobachter kann nur nacheinander alle Strahlen betrachten, die diese Kaustik bilden, wobei er seine Pupille von einem Beobachtungspunkt zum anderen versetzt.

Mit Ausnahme des Chromatismus, der nur bei linsenförmigen, brechenden Elementen existier^ und der Diffusion, kann also festgestellt werden, daß unabhängig von der Art der Aberration oder dem Fehler das Auge 50 des Beobachters nur den Punkt 42 sieht, der durch den Diopter 1 außerhalb eines jeden anderen Punkts übertragen wird.

Nach einem zweiten kennzeichnenden Merkmal der Erfindung hängt die Wahlmöglichkeit in erster Linie vom Winkelwert des Durch-

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messers ab, unter dem die Lichtquelle gesehen durch den Punkt 42 erscheint. Sieht man die optische Oberfläche 53 (Fig.5) als ein Diffraktionsraster an, so kann der Winkelbetrag des Diffraktionswinkels durch die Gleichung

sin θ = -£?

ausgedrückt werden. Dabei ist C die Konstante des Rasters, . Si die Jeweilige Wellenlänge, beispielsweise von Natrium₍und K eine ganze Zahl, die der Ordnungszahl des Lichtmaximums entspricht.

Der Winkel ()\ , der den Betrag des scheinbaren Durchmessers der Lichtquelle definiert, muß nach der Erfindung nicht kleiner als der Winkel β sein, der durch die vorstehende Gleichung definiert wird.

Unter Berücksichtigung dieser Regel sieht der Beobachter kein Brechungsspektrum und der Lichtfleck beginnt ihm homogen zu erscheinen.

Wird beispielsweise die Konstante C (Rastermaß) des linsenförmigen Elements als 0,4 mm angenommen, ist ferner die Entfernung der Lichtquelle zur Ebene der Elemente gleich 1200 mm und die Wellenlänge ^ gleich 0.55 sowie K gleich 1, so

erhält man:

^sin * ^Ä

Die Größe der Lichtquelle soll nicht kleiner sein als 1200 χ 0,001375 = 1,65 mm.

Fig. 6 zeigt das Prinzip einer Variante.

In der Fig, 6 durchqueren die Strahlen 44 und 47 den Träger des Films 56 und eireichen die Punkte 42 und 43 des zusammengesetzten Bilds 53, dessen Diopter dem Träger zugewandt sind und

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sich sehr nahe an ihm befinden. Die Strahlen sind entsprechend den Positionen 46 und 49 durch den Diopter 1 gebrochen und dringen in die Pupille 50 bzw. die Pupille 51 der Augen des Beobachters ein.

Anderseits ist es bei der Erfindung notwendig, daß das verwendete zusammengesetzte Bild nicht die Spur der Lichtstrahlen ändert, die es durchqueren.

Anders ausgedrückt muß das zusammengesetzte Bild eine maximale Transparenz mit einem M—inimum an möglicher Diffusion vereinen.

Ausgezeichnete Ergebnisse werden diesbezüglich erhalten, wenn eine optische Verklebung mit einem transparenten Klebemittel verwendet wird, dessen Brechungsindex so nahe wie möglich dem des Materials angenähert ist, welches das zusammengesetzte Bild bildet, so daß die Reliefs eliminiert werden, die auf der Oberfläche mit dem Bild existieren, und die durch die starken Unterschiede in der Durchleuchtbarkeit oder durch die im Bild enthaltenen gefärbten Pigmente hervorgerufen werden.

Diese Anordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Spur der Lichtstrahlen zwis-chen der Fläche mit dem zusammengesetzten Bild 53 (Fig. 5) und der brechenden Fläche 1 der Diopter gleich Null sein kann.

Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen befindet sich die Fläche mit dem zusammengesetzten Bild nicht mehr in der Brennebene der Gesamtheit der linsenförmigen Elemente.

Es wurde festgestellt, daß bei Verringerung des Abstands zwischen der Ebene des zusammengesetzten Bildes und derjenigen Ebene, die die Oberfläche der Diopter enthält, das Endbild qualitativ .verbessert wird. Dies gilt sowohl für davor wie auch für dahinter befindliche Ebenen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung übt jedes linsenförmige

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Element eine bestimmte, begrenzte Wirkung aus, die darin besteht, jeden parallelen Lichtstrahl, der einen genauen

dur cndr ingt, Punkt des zusammengesetzten Bildes>|derart auszurichten und in einem festen Winkel zu verteilen, welcher durch die Eigenschaften der linsenförmigen Elemente bestimmt ist, daß das Auge des Beobachters gleichzeitig nur einen einzigen Strahl bzw. Strahlenbündel aufnimmt, dessen Farbe und intensität durch den durchquerten Punkt des Bildes moduliert bzw. verändert sind.

Die Tatsache, daß die Gesamtheit der Strahlen oder Strahlenbündel, welche aus der Oberfläche des Diopters austreten, nicht in denselben Punkt münden, und daß die Lichtverteilung auf dem erleuchteten Fleck nicht gleichförmig ist, hat keine Konsequenz in bezug auf .die Auswahl oder die Definition der Bilder.

Es wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist,wenn alles, was dazu beiträgt, eine Verbreiterung der ausgangsseitig der Oberfläche der Diopter austretenden Strahlen zu bewirken, rigoros bes-eitigt wird . Gemäß der Erfindung erhält man somit ein optimales Resultat, wenn sich das Bild auf derselben Oberfläche der Diopter befindet, wie es die Fig.7 zeigt«,

Da es nicht möglich scheint, den scheinbaren Durchmesser der Lichtquelle zum äußersten zu reduzieren, und zwar wegen der Effekt©_s die durch die Brechung bei der Einwirkung der optischen Oberfläche mit linsenförmigen Elementen in deren Eigenschaft als Raster hervorgerufen wird, leuchtet es ein, daßj wenn der Abstand zwischen Diopter 1 und dem Punkt 60 des Bildes auf WuIl reduziert wird, die Wirkung des Diopters 1 lediglich im Punkt 60 erfolgt, und nicht auf einer Fläche einer bestimmten Abmessung, wie beispielsweise bei Fig.

aurcn dxese Oberfläche? bewirkte

Daher sind di© Naoliteile_p die durch dle/iVerbreiterung der Strahlen

gerufen Έοτ·άΘ·\, Ql-

J-L JL Θ ρ CtL Θ ClUT	Cf	ι αϊ	rl	V:er ore	jixerung aer
					hervor-
.nter-to Bleu-	ρ;		egimg	wiE'ae im Versuch
Π Θ R ^ Q / -j i ;'ί	I Sf

bestätigt.

Eine Vergrößerung des ausgehenden Strahlendurchmessers kann auch in gewissen Punkten des Bildes durch das Relief der Emulsion hervorgerufen werden, welches durch die starken Unterschied: de in der Trübung des Bildes seine Ursache hat.

Bei der Erfindung wird die Wirkung dieses Reliefs dadurch beseitigt, daß die Unebenheiten durch ein Klebemittel oder einen transparenten Lack ausgefüllt werden, dessen Brechungsindex im wesentlichen mit dem der transparenten Materie, die das zusammengesetzte Bild trägt, übereinstimmt.

Bei der Erfindung wird das linsenförmige Element als einfache optische Orientierungseinrichtung der Lichtstrahlen betrachtet.

Jeder Bildpunkt wird vom Beobachter unter seinem anfänglich erscheinenden Durchmesser gesehen. Eb ergibt sich keine Vergrößerung des Durchmessers seitens des optischen Elements.

Jeder Bildpunkt ist von den liachbarpunkten durch ein Interwall getrennt,' welches dem Abstand gleich ist, der zwischen den kugelförmigen Linsenelementen besteht.

Falls die linsenförmigen Elemente zylindrisch ausgebildet sind, so v/erden die Punkte durch parallele Lichtstrahlen ersetzt.

Um zu verhinderns daS die modulierten Punkte oder Lichtlinien, die das Endbild ausbilden, vom Beobachter wahrgenommen werden könnenρ wird die Größe der linsenförmigen Elemente derart ausgewähltj daß das Verhältnis zwischen dem Abstand der linsenförmigen Elemente und dem Beobachtungsabstand gleich oder kleiner als die Sehschärfe des Beobachters ist«

Falls ρ der Dizreiiiaesssr oder die Größs des linsenförmigsn Elements ist wan D dsr Bicjbaclitimgsabstand ist, so soll ρ oder B folgender

S Toοόό¹

(Radian)

Das Verfahren nach der Erfindung gibt auch eine Verbesserung bezüglich der Einstellungί

Bei den bekannten Verfahren stellt es regelmäßig ein Problem dar, die optischen Flächen der linsenförmigen Elemente richtig einzustellen. Dies Problem besteht nun nicht mehr, weil es keine Entfernung für die Eintsellung mehr gibt (vgl.Fig.7).

Darüberhinaus gestattet die Tatsache, daß die Dicke eines linsenförmigen Elements gleich Null ist, einen maximalen Wert des Winkelfelds dieses Elements zu realisieren. Theoretisch kann dieser Winkel 180° erreichen. Dieser Fall liegt bei einem konkaven, reflektierenden linsenförmigen Element vor.

Fig. 8 zeigt ein konkaves, mit Aluminium verspiegeltes linsenförmiges Element mit einem Bild 62, wobei ein Lichtstrahl 63 den Rand des linsenförmigen Elements im Punkt 64 erreicht, der den Strahl 63 in eine Richtung 65 reflektiert, die bezüglich der Sehkante 66 um 45° abgewinkelt ist. Die Krümmung des linsenförmigen Elements umfaßt dabei einen Bogen von 90°. Das konkave, aluminiumverspiegelte Element 61 deckt dabei ein Bild 62 ab.

Ein linsenförmiges, brechendes Element kann leicht ein Winkelfeld von 90° erreichen. Dieser Wert kann erhalten bleiben, ohr daß die Definition des Endbildes geändert wird.

Das Bild 84 (Fig. 9) haftet vollständig der Oberfläche des brechenden, linsenförmigen Elements an; wenn die Lichtquelle 80 an die Stelle 80' senkrecht zur Fluchtlinie der linsenförmigen Elemente versetzt wird, wird das Bild, welches das Auge 83 aufnimmt, gleichzeitig versetzt wie die Beobachtungsfläche 81 und 82, deren neue Lage bei 81^! und 82' angegeben ist. Daraus ergeben sich zwei neue Eigenschaften: ~1) ein einfaches seitliches Versetzen der Lichtquelle,

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das direkt oder mittels eines Spiegels erhalten wird, dessen Abweichungswinkel variiert, gestattet es, nacheinander die von dem Auge eines unbeweglichen Beobachters wahrgenommenen Bilder wandern zu lassen.

-2) Steht die Lichtquelle fest und ändert man die Winkellage einer Oberflächenebene der Photographic bezüglich der Richtung der parallelen Strahlen, so wird das Bild keiner merkbaren Verschiebung unterworfen.

In Fig. 10 durchqueren die Strahlen 86 und 87 den Träger des Films 88, erreichen die Punkte 89 und 90 des zusammengesetzten Bildes 91, werden bei 92 und 93 durch den Diopter gebrochen und dringen in die Pupille 94 bzw. 95 ein.

Wird die Ebene der Photographie geneigt, so wird die Ausrichtung der abgehenden Strahlen niht ausreichend modifiziert, um dieses Versetzen dem Beobachter bemerkbar zu machen. Versuche haben gezeigt, daß die Stabilität des Bildes und darüberhinaus dessen Definition auch bei sehr starken Neigungen (beispielsweise 45°) beachtenswert sind.

Fig. 11 zeigt die Anordnung nach Fig. 8, bei der das Bild 62 auf der Oberfläche selbst der linsenförmigen Elemente 61 aufliegt. Diese Elemente sind in Fig. 11 konvex, während sie in Fig. 8 konkav sind.

Es leuchtet ein, daß diese Anordnung bezüglich der optischen Verbindungsmcglichkeiten, beispielsweise der Möglichkeit der Verbindung in-optischen Apparaten mit Filmtransport, am rationellsten ist.

Fig. 12 zeigt dieselbe Anordnung wie bei Fig. 11, wobei jedoch parallele Strahlen 63 an der Seite der Oberfläche der linsenförmigen Elemente 61 eindringen, die das Bild enthalten, welches also nicht auf der Rückseite vorgesehen ist.

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Falls der Film einen häufigen Filmtransport aushalten muß, wird er gemäß der Erfindung mit einer transparenten Lackschicht 104 abgedeckt (Fig. 13). Der Brechungsindex dieser Lackschicht ist kleiner als der des Trägers, um ihn in dünne Platten mit parallelen Flächen zu trans-formieren Der Krümmungsradius der linsenförmigen Elemente ist kleiner, um dieselben optischen Eigenschaften zu bewahren.

Falls die konvexen Elemente durch konkave Elemente ersetzt werden, die dieselben Abmessungen und Radien besitzen, kehrt man das Relief um. Ändert man andererseits den Wert des Radius, so ändert man die Tiefe des beobachteten Reliefs.

Bei der abgeänderten Ausführungsform der Fig.14 ist der das zusammengesetzte Bild enthaltende Film weggelassen und durch den trasnparenten Träger 61 ersetzt worden, welcher die linsenförmigen Elemente aufweist. Das Bild 105 ist dabei auf der Rückseite des Trägers angeordnet und die parallelen Lichtstrahlen treten dort ein. Gemäß, der Erfindung kann man den Effekt des Reliefs des Bildes dadurch beseitigen, daß das Bild mit einem transparenten Lack 106 abdeckt, der sehr regelmäßig aufgetragen ist.

In allen Fällen gestattet die Erfindung neue Möglichkeiten, die bei der Herkömmlichen Methode nicht bestehen, da jedes Element des zusammengesetzten Bildes dadurch umgedreht werden kann, daß ein konkaves linsenförmiges Element anstelle eines konvexen linsenförmigen Elemets verwendet wird.

Betrachtet man Fig_e 15 so wird deutlich, daß der Punkt 107 des zusammengesetzten Bildes 99 durch einen parallelen Lichtstrahl äiw&hqaert wird, der die umgekehrte Richtung besitzt, ■ der Strahl naöh Fig. IQ₈,da er von der optischen Fläche ausgeht ₀ die konkave linsenförmige Elemente trägt. Der

unkt_D der In FIg₀ 10 reell ist und sich auf der Seilte des Betrasiräsrs ö@flädst_P Ist in diesem Fall virtuell und tool 10S ί;ι Er^tUSg ·?*::? die Lichtquelle in Fig. 15 hin ver-

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setzt.

Die neue Verwendungsmöglichkeit für optische Flächen mit konkaven linsenförmigen Elementen erlaubt dieselben Abänderungen, die im folgenden,ohne dadurch eine Beschränkung hervorrufen zu wollen,beschrieben werden. Diese entsprechen den Möglichkeiten bei konvexen, linsenförmigen Elementen.

Fig. 16 zeigt eine Abänderungsform, bei der die optische Fläche 98 vorher auf einen starren, transparenten Träger 110 aufgeklebt, wurde. Die linsenförmigen Elemente können direkt auf diesen Träger aus Kunststoff aufgedruckt werden und die Beleuchtung kann von der einen oder anderen Seite her erfolgen«,

Fig. 17 zeigt eine Anordnung, die zu der nach Fig. 15 identisch, jedoch umgedreht ist. Die Lichtstrahlen treten auf der Rückseite des transparenten Trägers ein, der die konkaven, linsenförmigen Elemente trägt.

Fig« 18 stellt eine Variante dar_f bei der ein Dia-Positiv 114 dargestellt ist, auf dessen Rückseite konvexe, sphärische, linsenförmige Elemente aufgedruckt sind. Ein Lichtstrahl 115 dringt durch die Fläche einer der Diopter ein, erreicht den Punkt 116 des zusammengesetzten Bildes 99, wird durch eine mit Aluminium verspiegelt© Fläche 117 reflektiert, dringt durch die Oberfläche des Diopters, wobei er ein zweites Mal gebrochen wird, wird im Brennpunkt 118 konzentriert und dringt in die Pupille des Auges 119 ein«

Die störende Reflektion der Fläche des Diopters kann durch einen anti-Rsflexbelag verringert werden«,

I-ine analoge Anordnung kann realisiert werden, bei der die kowieizen, linsenförmigen Elemente durch konkave Elemente er- B'stzt warden, wodurch jedes Slemeiitsrtald des zusammengesetzte. Bilds 99 umgedreht wird „

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Bei dieser Anordnung soll das Bild eines jeden Elementarbiids kleiner als das Winkelfeld des linsenförmigen Elements sein, damit die am Rand eines jeden Diopters gelegenen Strahlen nicht in die benachbarten Diopter gelenkt werden.

Fig. 19 zeigt eine zusammengesetzte Anordnung eines Trägers 120, der durchscheinend sein kann. Er besitzt die linsenförmigen konkaven Elemente, deren Oberfläche 121 mit Aluminium verspiegelt ist. Diese Elemente sind neben einem
zusammengesetzten Bild 122 eines Dia-Positivs 123 angeordnet, dessen Rückseite dem'Betrachter 124 zugewandt ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Bild ein integraler Teil der Oberfläche der reflektierenden, linsenförmigen Elemente .

Die in Fig. 20 gezeigte Anordnung besitzt bezüglich der anderen Montagen einen großen Vorteil. In dieser Figur erreicht ein Lichtstrahl 137 einen Punkt 138, der auf der verspiegelten Fläche 139 eines Diopters gelegen ist. Er wird zum
Brennpunkt 140 durch die verspiegelte Fläche 139 reflektiert und tritt direkt in die Pupille 141 des Auges des Beobachters ein.

Bei dieser Anordnung gibt es keine störenden Reflektionen
der Oberfläche, wie sie vorher beschrieben wurden. Die
Reflektion wird durch die Oberfläche des Diopters hervorgeru fen. Ebenso wird die Möglichkeit der Begrenzung des Winkelf-elds eines jeden Elementarbilds bezüglich des linsenförmigen Elements, damit die Randstrahlen dieses Elements nicht
in die benachbarten Diopter abgelenkt werden, unwichtig, weil die reflektierende Oberfläche mit der Oberfläche des Bilds
übereinstimmt. Der Lichtstrahl durchquert keine zwei Punkte.

Es besteht nitrht mehr der durch die Reflektion. der Lichtquelle hervorgerufene Nachteil, weiles keine ebene, polierte Oberfläche des Bildes des Trägers gibt, das vor den linsenförmigen Elementen angeordnet ist.

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Fig. 21 zeigt eine analoge Anordnung, bei der sphärische, konvexe Elemente 142 der verspiegelten Oberfläche 143 mit dem zusammengesetzten Bild 144 bedeckt ist. Ein Lichtstrahl, der den Punkt 145 erreicht, wird in die umgekehrte Richtung des Stn-Jils der Fig. 20 gelenkt. Er befindet sich in derselben Höhe eines konkaven Elements.'

Das Verfahren nach der Erfindung kann dazu verwendet werden, um eine Vorrichtung bzw. ein Material herzustellen, welches eine direkte Beobachtung von Relief-Diapositiven durch Jeden Betrachter erlaubt. Die Betrachtung ist gegenüber derjenigen bei bekannten Materialien beträchtlich verbessert, bei denen ein Punkt des zusammengesetzten Bilds gleichzeitig aus mehreren Richtungen stammt, wodurch eine Stufung eines Bildes auf ein anderes hervorgerufen wird, wenn der Betrachter das Dia-Positiv unter einem immer größeren Einfallwinkel sieht.

-Anspiaiche 10 9 8 3 3/1164

Claims

3, März 1971 Agence Nationale Til vaftriiation

_Gü/ de la Recherche (ANVAR)

Patentansprüche

Verfahren zur Verbesserung der direkten Betrachtung von Dia-Positiven oder Filmen im Relief mit einer Vielzahl von linsenförmigen oder dioptrischen Elementen, dadurch· gekennzeichnet, daß einerseits der Ifinkelwert des sichtbaren Durchmessers der Lichtquelle verringert wird, wobei die Lichtquelle durch jede (jedes linsenförmige brechende oder reflektierende Element in der Richtung der Abweichung der Lichtstrahlen durch das Element derart gesehen wird, daß die jedes Element erreichenden Strahlen als parallel angesehen werden können, und wobei diese Verringerung auf einen einstellbaren Wert begrenzt wird, der von der Konstanten der als Diffraktionsraster betrachteten optischen Oberfläche abhängt_%und daß andererseits der Abstand zwischen den ein optisches System zur Orientierung der Lichtstrahlen bildenden Dioptern und den zusammengesetzten Bildpunkten, die die Lichtstrahlen aufnehmen, so weit wie möglich verringert wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dar Winkel (Ä , der den Wert;des von der Lichtquelle sichtbaren Durchmessers definiert, nicht kleiner als der Winkel Θ ist, der durch die Gleichung

definiert wird, mit

^ ~ betreffende Wellenlänge (beispielsweise Linie

D von Natrium) und

C S= Konstante der optischen Oberfläche mit linsenförmigen Elementen, soweit sie als Diffraktions-Betracht kommen,

108839/1164 OMOIN Α±ΙΝβΡ«ΤΚ>

damit der Betrachter keine Spur des Brechungsspektrums wahrnimmt und ihm die erleuchtete Fläche homogen erscheint .

3. " Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich-

net, daß die Homogenität des Lichtflecks dadurch verbessert wird, daß der scheinbare Durchmesser der Lichtquelle verdoppelt oder verdreifacht wird, derart, daß der Winkel, der -diesen Durchmesser gesehen durch ein linsenförmiges Element definiert, ein Vielfaches der Entfernung der Maxima der Intensität ist, und daß eine ganze Zahl ausgewählt wird, um den scheinbaren Durchmesser dpr Lichtquelle entsprechend der Periodizität der Maxima zu vergrößern , um zu vermeiden, daß die wiederholten Bilder der Lichtquelle sich überlappen und in der Mitte des Feldes Interferenzen bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3_S dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Bild eine erhöhte Transparenz mit einem Mindestmaß an Diffusion besitzt, um jede Änderung der Spur der das Bild durchquerenden Lichtstrahlen zu vermeiden.

5. Vorrichtung (Material) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einem steifen Träger, der auf einer der Seiten der linsenförmigen Elemente oder brechenden Diopter einer Schicht vorgesehen ist, auf der zusammengesetzte Bilder aufgezeichnet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines transparenten Klebemittels ein optisches Anhaften der zwischen der Oberfläche mit dem zusammengesetzten Bild und der brechenden Fläche der Diopter erhalten wird, wobei der Brechungsindex des Klebemittels so nahe wie möglich an dem des Materials liegt, welches das Bild ausbildet und wobei die Spur zwischen den beiden Oberflächen im wesentlichen gleich Null wird, wodurch die auf der ersten Oberfläche bestehenden Reliefs, die dureh starke Unterschiede in der Transparenz oder duruh'

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im Bild enthaltene kolorierte Pigmente hervorgerufen sind, beseitigt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes· linsenförmige Element eine begrenzte Wirkung derart besitzt, daß es in einem festen, begrenzten Winkel durch die Eigenschaften der linsenförmigen Elemente jedes parallele Lichtstrahl oder Lichtbündel, das einen genauen Punkt des zusammengesetzten Bildes erreicht und durchquert, derart ausrichtet und verteilt, daß das Auge de.s Beobachters

ein

lediglich einen einzigen Strahl oder,iBündel gleichzeitig wahrnimmt, dessen Farbe und Intensität durch den Punkt des durchquerten Bildes verändert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild soweit wie möglich an die Oberfläche des Diopters durch Aneinändersetzen oder optisches Kleben angenähert ist, wobei die Dicke des transparenten Trägers auf eine Dicke reduziert ist, die wenig größer als der Bogen der brechenden, linsenförmigen Elemente ist, und daß das im Relief sichtbare Bild von beiden Seiten des Films durch Transmission sichtbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild vollständig an der Oberfläche des brechenden, linsenförmigen Elements anhängt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild auf der Oberfläche der Diopter selbst angeordnet ist, die als einfache optische Orientierungseinrichtung für die Lichtstrahlen axenen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5,6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild einen integralen Teil des brechenden, linsenförmigen Elements bildet, das die

Gesaintdicke der Anordnung: Emulsion,transparenter 1 0 9 8 3 9 / 1 1 6 %

Träger, Höhe der brechenden, linsenförmigen Elemente, die herkömmliche Dicke eines normalen Films ohne linsenförmige Elemente nicht übersteigt und daß das Bild von beiden Seiten des Films transparent sichtbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild integrierender Teil des linsenförmigen Elements ist, wobei die Emulsion vorher auf der Fläche selbst des transparenten Trägers gegossen ist, der die linsenförmigen, brechenden Elemente besitzt, und dessen Dicke bedeutend größer ist, als die der Elemente.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Effekte eines Reliefs der Emulsion, die durch starke Unterschiede in der Transparenz des Bildes bewirkt sind, dadurch vermieden werden, daß die Höhenunterschiede mittels eines Klebemittels oder eines transparenten Lacks ausgeglichen sind, dessen Brechungsindex im wesentlichen mit dem.des transparenten Materials übereinstimmt, welches das zusammengesetzte Bildträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausführungsform, bei welcher die Oberflächen der linsenförmigen Elemente reflektierend sind, die Reflektion durch Niederschlag von Aluminium und Vakuum oder durch ähnliche Mittel erhalten ist, und daß das Bild so nahe wie möglich am linsenförmigen reflektierenden Element angeordnet ist, und zwar durch Nebeneinanderanordnung oder durch optisches Kleben, wobei das Bild in einer Richtung durch Reflektion sichtbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausführungsform mit reflektierenden, linsenförmigen Elementen das Bild integraler

Teil der optischen Oberfläche mit diesen Elementen ist, 1 09839/ 1164

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sei es, daß die Verspiegelung auf den linsenförmigen , Elementen vor dem Auftrag der Emulsion durchgeführt wurde, wobei das Bild anschließend eingegeben wurde, sei es, daß die Verspiegelung nach Druck der Elemente auf' ein zusammengesetztes Bild, diis auf der Fläche eines transparenten Trägers mittels Photographie oder ■durch ein Druckverfahren, ausgeübt wurde, wobei das Metall neben den linsenförmigen Elementen angewendet wurde, sei es, daß die Verspiegelung nach dem Auftrag der Emulsion und Herstellung des zusammengesetzten Bildes sowie Aufdruck der linsenförmigen Elemente

nach in einer Presse durchgeführt wurde, und daß«lörtlicher Festlegung der Fluchtung das Bild in einer einzigen Richtung mittels Reflektion betrachtet werden kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 14 , dadurch gekennseichnet, daß die. linsenförmigen Elemente konvex sind,

16. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 14, dadurch gekenn-, zeichnet, daß die linsenförmigen Elemente konkav sind.

17» Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle herkömmlicher Art mit einem optischen System ist, welches die Lichtstrahlen parallel macht, oder das mit einem derartigen unabhängigen System zusammenarbeitet,

Der Patentanwalt?

1 Q 8 8 3 i /11 S 4 original inspected