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Die vorliegende Erfindung betrifft ein flaches 3D-Display bzw. Bestandteile davon. Insbesondere betrifft sie ein Gefüge aus mindestens einer Linsenanordnung und mindestens einer Blendenanordnung zur Aufnahme und/oder Wiedergabe von dreidimensionalen reellen und/oder virtuellen Anordnungen.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.
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Bekannt sind dreidimensionale Darstellungen, bei denen ein Druck mit einer Linsenanordnung versehen ist, so dass der Betrachter den Druck ausschließlich durch die Linsenanordnung betrachten kann. Diese Linsen sind üblicherweise als Zylinderlinsen in Längsrichtung über die gesamte Länge des Mediums angeordnet und führen je nach Betrachtungswinkel dazu, dass der Betrachter bei dem Blick aus unterschiedlichen Winkeln auch unterschiedliche Bildinformationen wahrnimmt. Mit einer solchen Abbildung können verschiedene Effekte, beispielsweise eine Person in unterschiedlichen Positionen oder andere dreidimensionale Effekte erhalten oder unterschiedliche Bilder aus verschiedenen Blickwinkeln dargestellt werden.
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Ein Medium zur Wiedergabe von dreidimensionalen Anordnungen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind beispielsweise aus der
WO 2005/022255 bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine robuste, zuverlässige und einfach aufzubauende Anordnung anzugeben, mit der dreidimensionale Anordnungen reeller und/oder virtueller Natur aufgenommen und/oder wiedergeben werden können. Dabei soll eine Betrachtung aus einem großen Winkelbereich möglich sein, insbesondere auch um bei großen Displays eine Betrachtung auch aus der Nähe zu ermöglichen. Auch soll es möglich sein nicht nur aus wenigen diskreten unterschiedlichen Winkeln verschiedene zweidimensionale Bilder zu sehen, sondern ein dreidimensionales Abbild einer Annordnung dreidimensional aus verschiedenen Richtungen betrachten zu können.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Gefüge gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 dargestellt.
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Ein erfindungsgemäßes Gefüge zur Aufnahme und/oder Wiedergabe von dreidimensionalen reellen und/oder virtuellen Anordnungen weist mindestens eine Linsenanordnung und mindestens eine Blendenanordnung auf, wobei die mindestens eine Blendenanordnung nebeneinander angeordnete Blendenaussparungen aufweist und insbesondere plattenförmig ausgebildet ist. Die mindestens eine Linsenanordnung, insbesondere eine Platte, weist nebeneinander angeordnete Linsen auf. Dabei werden die Linsenanordnungen und Blendenanordnungen so übereinander angeordnet, dass die Linsen mit den Blenden, insbesondere deren optische Achsen, fluchten. Vorteilhafterweise sind die Blenden von geringer Größe als die Linsen. Die Linsenanordnung und die Blendenanordnung sind miteinander fest verbunden.
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Eine solche Anordnung weist den Vorteil auf, dass sie vergleichsweise einfach und mit niedriger Bauhöhe zu produzieren ist und trotzdem Linsen und Blenden jeweils einander in definierter und fester Zuordnung zugeordnet sind und zusammenwirken können. Dabei kann es sich bei den Blendenanordnungen und/oder Linsenanordnungen um Platten handeln, insbesondere solche aus Kunststoff. Beispielsweise ausgehend von ebenen und glatten Kunststoffplatten können hier Oberflächen so verändert werden, dass Linsen bzw. Blenden ausgebildet werden. Alternativ können solche Anordnungen auch durch Guss, insbesondere durch Spritzguss hergestellt werden. Dabei sind die Linsen und/oder Blenden in den Linsen- bzw. Blendenanordnungen vorteilhafterweise symmetrisch, insbesondere in einer Matrixform, angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Linsen und/oder Blenden dabei an Kreuzungspunkten sich rechtwinklig kreuzender und homogen verteilter Geraden angeordnet. Dabei verlaufen diese Geraden in zwei zueinander senkrechten Richtungen, zwei Gruppen von Geraden laufen somit jeweils parallel. Diese Anordnung ist gegenüber einer flächenzentrierten Anordnung vorteilhaft, da weitere Elemente, wie Abstandselemente, besser und ohne große Einbußen bezüglich der Betrachtungs- und Wiedergabequalität platziert werden können.
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Die Platten, die die Linsenanordnungen ausbilden, können an den Stellen, an denen Linsen ausgebildet werden sollen, Erhebungen oder Vertiefungen aufweisen und so beispielsweise konvexe und/oder konkave Linsenoberflächen bilden. Denkbar sind jedoch auch aufwendigere Formen, bei denen zum Beispiel eine umlaufende, insbesondere ringförmige Vertiefung eingebracht wird und innerhalb derselben eine konvexe oder konkave Linsenfläche ausgebildet wird. Auch ist es denkbar eine säulenartige Erhebung auszubilden und an deren Stirnfläche eine konvexe oder konkave Linsenfläche vorzusehen. Linsen und/oder Blenden sind dabei in der Außenkontur vorteilhafterweise rund, insbesondere kreisrund ausgebildet.
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Eine Linse und deren Ausdehnung werden dabei durch die Ausdehnung der konkaven und/oder konvexen Linsenflächen definiert.
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Bei einer fluchtenden Anordnung zwischen Linsen und Blenden werden die Linsen so auf die Blenden ausgerichtet, dass jeder Linse zumindest eine Blende zugeordnet ist. Vorteilhafterweise ist jeder Linse genau eine Blende zugeordnet und ist die Blende so ausgebildet, dass sie einen Lichtübertritt zwischen verschiedenen Linsen verhindert.
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Die Blendenordnungen können beispielsweise so gebildet werden, dass insbesondere undurchsichtiges bzw. für das entsprechende Licht der Anwendung undurchsichtiges Material mit Aussparungen als Blendenaussparungen ausgebildet wird. Auch ist es jedoch möglich durchsichtiges Material zu verwenden und die Blendenaussparungen so auszubilden, dass Licht, das durch die zugeordneten Linsen tritt und auf die Begrenzung der Blendenaussparung trifft, totalreflektiert wird.
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Blendenaussparungen sind beispielsweise durch Ausstanzen aus einer Platte oder auch durch Spritzguss in einer entsprechenden Form erzeugbar. Dabei ist es nicht nötig, dass die Blendenaussparungen als senkrechte Löcher durch eine Platte ausgebildet sind. Vielmehr reicht es aus, wenn die Blendenaussparungen ansteigende bzw. abfallende Seiten aufweisen und in der Mitte zumindest eine Blendenaussparung ausbilden. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Blendenaussparung eine Berandung aufweist, die umlaufend, insbesondere in der Mitte der Blendendicke, spitz zuläuft. Dadurch ist eine besonders scharfe Blende ausbildbar.
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Mit Vorteil wird die Verbindung der Linsen- und Blendenanordnungen durch Ultraschallschweißen durchgeführt. Auch andere Verbindungen, beispielsweise durch Klebemittel, sind denkbar.
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Wird die Verbindung durch Ultraschallschweißen hergestellt, so sind vorteilhafterweise Erhebungen, insbesondere Verschweißungsdorne, vorgesehen, die durch Ultraschallschweißen zumindest teilweise, insbesondere endständig, schmelzen und die Verbindung ausbilden. Dabei schmelzen in der Regel auch Bereiche der mit den Verschweißungsdornen zu verschweißenden Anordnung, die den Aufschmelzenden Bereichen der Verschweißungsdorne gegenüberliegen, auf.
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Eine Verbindung wird vorteilhafterweise nicht vollflächig durchgeführt, insbesondere wird im Bereich der Linsenflächen keine Verbindung durchgeführt.
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Vorteilhafterweise sind auch Abstandsmittel vorgesehen, die etwas niedriger und großflächiger sind, als die Verschweißungsdorne, so dass beim Ultraschallverschweißen die Verschweißungsdorne teilweise aufschmelzen und eine Verbindung gewährleisten, wobei jedoch der Abstand durch die Abstandsmittel gewahrt bleibt. Die Abstandsmittel können auch bei einer Verbindung durch Verkleben für einen definierten und einheitlichen Abstand der Linsen- und Blendenanordnungen sorgen, um so insbesondere einen vorbestimmten optischen Strahlengang in der Gesamtanordnung zu erhalten.
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Bei der Ultraschallverschweißung können auch die Verschweißungsdorne selbst als Abstandsmittel dienen, indem durch die Einwirkung des Ultraschalls die Größe der Aufschmelzung kontrolliert wird und somit ein definierter Abstand gewahrt werden kann. Dies kann durch entsprechende Einstellung von Ultraschallfrequenz, -amplitude, -dauer und des Anpressdrucks zwischen den zu verschweißenden Lagen erfolgen.
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Bei einer Produktion durch Spritzgussverfahren wird insbesondere eine Heißdüse in der Mitte der Anordnungen vorgesehen, die einen Durchmesser von insbesondere 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere von 1 mm aufweist. Das Vorsehen der Heißdüse in der Mitte der Anordnung erübrigt ein Abtrennen von nach dem Spritzgießen bestehenden Materialresten von den Rändern der Anordnungen, die insbesondere dann, wenn mehrere solcher Anordnungen nebeneinander in einer Ebene angeordnet werden, stören und in der Regel nicht ausreichend präzise zu entfernen sein werden. Der Durchmesser der Heißdüse in dem angegebenen Bereich verschafft die Möglichkeit, diese in einer Zone zwischen den funktionalen Strukturen (z. B. und insbesondere den Blendenöffnungen) anzuordnen.
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Um insbesondere bei der Herstellung durch Spritzguss, die Linsen- bzw. Blendenordnungen sicher und ohne Beschädigung aus einer Form entnehmen zu können, werden diese vorteilhafterweise mit einer relativ geringen Kantenlänge, insbesondere im Bereich von 30–100 mm, bevorzugt in einer Form von 30–60 × 60–80 mm hergestellt. Werden größere Displays benötigt, können Linsenanordnungen bzw. Blendenanordnungen seitlich nebeneinander zusammengefügt werden. Mit Vorteil weisen die Blendenanordnungen eine Dicke von 100–1200 μm, insbesondere von 300–900 μm, insbesondere von 600 μm auf. Vorteilhafterweise weisen die Linsenanordnungen eine Dicke von 1–5 mm, insbesondere von 2–2,5 mm auf. Mit solchen Linsenanordnungen lassen sich flache Gefüge bilden, die die Aufgabe zuverlässig erfüllen können.
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Dabei weisen die einzelnen Linsen bzw. Blenden einen Mittelpunktabstand von vorteilhafterweise 1–4 mm, insbesondere von 2 bis 3 mm, insbesondere von 2 mm, auf. Bei einem derartigen Abstand lassen sich für die einzelne Abbildung ausreichend große, für die Auflösung des Gesamtbildes aber auch ausreichend kleine Linsen möglichst eng packen und damit eine möglichst gute Abbildung bzw. Aufnahme realisieren.
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Die Blendenöffnungen weisen dabei vorteilhafterweise einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm, vorzugsweise von 1–1,6 mm, insbesondere von 1,3 mm auf. Die Linsen weisen dabei vorteilhafterweise einen Durchmesser von 1 bis 3 mm, insbesondere 1, 5 bis 2 mm, insbesondere von 1,8 mm auf. Vorteilhafterweise werden die Linsenordnungen bzw. Blendenordnungen in Scheckkartengröße produziert und weisen somit eine Kantenlänge von etwa 52 × 76 mm auf. Dabei werden vorteilhafterweise 26 × 38 Blenden bzw. Linsen vorgesehen.
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Mit Vorteil weist das erfindungsgemäße Gefüge insbesondere an den Linsenanordnungen und den Blendenanordnungen Zentriermittel zum fluchtenden Ausrichten auf. Vorteilhafterweise weisen die Blendenanordnungen dabei Zentriererhebungen, wie z. B. insbesondere konisch zugespitzt verlaufende Zapfen, und die Linsenanordnungen korrespondierende Zentriersenkungen auf. Durch solche Zentriermittel lässt sich beim Zusammenbau von Linsenanordnungen und Blendenanordnungen übereinander eine Zentrierung erreichen. Dadurch ist ein fluchtendes Ausrichten möglich und kann auf einfache Weise die Zuordnung zwischen Linsen und Blenden und somit das Funktionieren des Systems gesichert werden.
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Auch konische und zur Blendenöffnung hin gerichtete Linsenflächen, die teilweise in die Blendenöffnung oder deren schräge Begrenzung aufgenommen werden, sind Justagehilfsmittel. Dadurch kann das Zusammensetzen mit einer schlechteren Genauigkeit erfolgen, als im Zusammenbau erzielt werden soll, da die Linsenanordnungen und die Blendenanordnungen sich dadurch bei Annäherung selbst zentrieren, wenn eine vergleichsweise grobe Annäherungsausrichtung gegeben ist. Eine feinere Zentrierung kann dann durch die eigentlichen Zentriermittel erfolgen.
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Mit Vorteil werden die Zentriermittel zumindest teilweise konisch ausgeführt. Dadurch werden sie zum selbstjustierenden Justagehilfsmittel und erlauben ein vergleichsweise ungenaues Zusammenfügen bei trotzdem hoher Genauigkeit im Gefüge.
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Mit Vorteil sind so viele Zentriermittel vorgesehen, dass die Anordnung der anzuordnenden Linsenanordnungen und Blendenanordnungen überbestimmt ist. Dabei sind zumindest einige der Zentriermittel, insbesondere alle auf einem der zusammenzufügenden Teile angeordneten Zentriermittel, elastisch deformierbar ausgeführt. Insbesondere sind dabei die Zentriererhebungen elastisch deformierbar ausgeführt und mit Vorteil insgesamt auf einem der zusammenzufügenden Teile angeordnet, das oder die weiteren Teile enthalten mit Vorteil die Zentriersenkungen. Dadurch lassen sich Fehler in der Produktion bzw. der Ausrichtung der Elemente im Mittel reduzieren, so dass mit vergleichsweise großen Herstellungstoleranzen gearbeitet werden kann, ohne auf eine genaue bzw. ausreichende Zentrierung verzichten zu müssen. So werden vorteilhafterweise pro Blendenanordnung bzw. Linsenanordnung mindestens acht, insbesondere genau acht, Zentriererhebungen bzw. acht Zentriersenkungen vorgesehen. Für eine definierte Anordnung würden hingegen zwei derartige Elemente pro Anordnung ausreichen. Somit ist eine Anordnung mit acht Zentrierelementen deutlich überbestimmt. Dies führt zu einer besonders genauen Ausrichtung.
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Auch bei Vorsehen von mehreren Blendenanordnungen nebeneinander bzw. Linsenanordnungen nebeneinander, um ein größeres Gefüge zu realisieren, sind derartige Zentriermittel vorteilhaft. Sie ermöglichen neben der Ausrichtung von Blendenanordnungen auf Linsenanordnungen auch eine Ausrichtung und Stabilisierung der seitlich nebeneinander angeordneten Blendenanordnungen bzw. nebeneinander angeordneten Linsenanordnungen. Dabei sind weiterhin vorteilhafterweise acht Zentriermittel pro Linsen- bzw. Blendenanordnung vorgesehen. Werden die einzelnen Elemente so angeordnet, dass die Schicht der Linsenanordnungen gegenüber der Schicht der Blendenanordnungen seitlich versetzt angeordnet ist, kann dadurch ein zuverlässiges Zusammenfügen und haltbares Gefüge gewährleistet werden. Dabei ist insbesondere ein in beide Richtungen der Schichten um eine halbe Kantenlänge phasenversetztes Anordnen vorteilhaft. Eine Überbestimmung ergibt sich auch schon bei zwei Zentrierungsmittel pro Platte, wenn seitlich versetzt mindestens zwei, insbesondere mindestens drei Schichten von Linsenanordnungen und/oder Blendenanordnungen übereinander angeordnet werden und jedes Plattenpaar durch zwei Zentrierungsmittel pro Platte gegeneinander zentriert wird.
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Mit Vorteil sind gemäß Anspruch 3 Abstandsmittel an den Blendenanordnungen und/oder Linsenanordnungen, insbesondere beidseitig an den Blendenanordnungen, vorgesehen. Durch solche Abstandsmittel kann ein Mindestabstand zwischen Blendenanordnungen und Linsenanordnungen gesichert und gleichmäßig eingehalten werden. Werden die Anordnungen dann aufeinandergedrückt, wird nicht nur ein Mindestabstand, sondern auch ein definierter Abstand sichergestellt. Dies ist beispielsweise zur Einstellung der optischen Abstände vorteilhaft. Darüber hinaus kann bei Vorsehen mehrerer Abstandsmittel auch ein ebenes bzw. paralleles Aufbringen von Linsenanordnungen und Blendenanordnungen aufeinander gesichert werden.
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Abstandsmittel lassen sich durch einfache Abstandserhebungen oder Abstandsdorne realisieren. Die Abstandsmittel sind dabei insbesondere 10 bis 20 μm, insbesondere 15 μm hoch. Sie können in beinahe beliebiger Anordnung auf den einzelnen Linsenanordnungen und/oder Blendenanordnungen vorgesehen sein und ragen insbesondere senkrecht aus der Ebene einer Linsen- bzw. Blendenanordnung hervor, sind insbesondere parallel zu den optischen Achsen der Linsen bzw. Blenden ausgerichtet.
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Mit Vorteil weist eine äußere, insbesondere außen liegende, Linsenanordnung gemäß Anspruch 4 an ihrer nach außen gerichteten Fläche konkave Linsenflächen auf. Unter einer äußeren Linsenanordnung ist eine Linsenanordnung zu verstehen, die von einer angrenzenden Blendenanordnung aus gesehen zum Betrachter bzw. zum aufzunehmenden Objekt hin liegt. Eine außen liegende Linsenanordnung ist eine solche, die die äußere Begrenzung des Gefüges zum Betrachter bzw. aufzunehmenden Objekt hin darstellt. Prinzipiell können beliebig viele Linsenanordnungen und Blendenanordnungen übereinander geschichtet und miteinander verbunden werden. Vorteilhafterweise weist dabei jedoch eine äußere diese Linsenanordnungen, insbesondere eine außen liegende Linsenanordnung an ihrer nach außen gerichteten Fläche konkave Linsenflächen auf. Dies führt zu einer besonders vorteilhaften Abbildung bzw. Wiedergabe. Mit Vorteil weist eine Linsenanordnung an der zur Blende gerichteten Fläche konvexe Linsenflächen auf. Dies ist für die Abbildung besonders vorteilhaft. Darüber hinaus können sich die konvexen Linsenflächen zumindest teilweise in schräg in die Tiefe der Blendenanordnung hinein geführte Blendenränder erstrecken. Dies ermöglicht einen besonders platzsparenden Aufbau, bei dem sich die Linsenanordnungen teilweise in die Blendenordnungen erstrecken und bereits dadurch eine gewisse Ausrichtung und Zentrierung der beiden Anordnungen erreicht werden kann.
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Mit Vorteil weist eine innere Linsenanordnung, insbesondere eine innerste Linsenanordnung, gemäß Anspruch 5 an einer nach innen gerichteten Fläche schräg geneigte, eben verlaufende Linsenflächen auf. Unter einer inneren Linsenanordnung ist eine Linsenanordnung zu verstehen, die von einer angrenzenden Blendenanordnung aus gesehen zum Film hin beziehungsweise vom Betrachter bzw. aufzunehmenden Objekt weg liegt. Eine innerste Linsenanordnung ist die Linsenanordnung, die am weitesten vom Betrachter bzw. aufzunehmenden Objekt weg beziehungsweise am nächsten am Film liegt. Derartig schräg verlaufende Linsenflächen weisen den Vorteil auf, dass bei einer Verklebung eine am Ort der Linsen luftblasenfreie Klebeverbindung auf einfache Weise sichergestellt werden kann. Dazu sind vorteilhafterweise zwischen den einzelnen Linsen Kleberreservoirs vorgesehen. In diese Reservoirs kann beim Anpressen der schrägen Flächen verdrängter Kleber fließen. Der Kleber sollte dabei einen dem Material der Linsenanordnung entsprechenden Brechungsindex haben, oder von diesem Brechungsindex nicht mehr als 10% vorzugsweise nicht mehr als 2% abweichen, um an dieser Grenzfläche keine ungewollte optische Brechung zu erhalten. Unter einer schräg verlaufenen Linsenfläche ist eine gegen die Ebene der Linsenanordnung, insbesondere gegen eine Ebene senkrecht zu den optischen Achsen der Linsen geneigte Linsenfläche zu verstehen, die insbesondere um mehr als 0° und weniger als 90°, insbesondere um 25 bis 65° geneigt sein kann. Sie erstrecken sich vorteilhafterweise über eine Höhe von 20 bis 100 μm, insbesondere über 40 bis 60 μm, besonders bevorzugt über 50 μm.
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Eine solche Anordnung kann insbesondere durch zunächst säulenförmig, insbesondere im Querschnitt kreisrund, aus einer Platte hervorragende und sodann mit einer schräg angeordneten geraden Linsenfläche abschließende Linsen realisiert werden. Zwischen den säulenförmigen Erhebungen bilden sich dann angrenzende Klebstoffreservoirs aus, in die der Klebstoff nach der Verdrängung aufgenommen werden kann. Auch Luftblasen werden in die Reservoirs verschoben und können dort verbleiben, ohne dass sie die Abbildungseigenschaften des Systems stören würden.
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Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders sichere, luftblasenfreie und kompakte Anordnung bzw. Aufbringung auf einem weiteren Material, beispielsweise einem Trägermaterial oder einem Film.
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Mit Vorteil weist das Gefüge zwei Linsenanordnungen und eine Blendenanordnung auf. Dabei ist die Blendenanordnung zwischen den Linsenanordnungen angeordnet. Vorteilhafterweise sind Linsenanordnungen gemäß Anspruch 4 bzw. Anspruch 5 vorgesehen. Vorteilhafterweise weisen die Linsenanordnungen somit zur Blende hin konvexe Linsenflächen auf, die vorteilhafterweise zumindest teilweise in die Blendenanordnung hineinragen. Mit Vorteil weist eine nach außen gerichtete Linsenanordnung eine äußere Fläche mit konkaven Linsenflächen auf. Vorteilhafterweise weist die andere Linsenanordnung mit ihrer zum Film gerichteten Fläche schräg geneigte, gerade verlaufende Linsenflächen auf. Eine solche Anordnung ist besonders platzsparend, effizient und ermöglicht eine gute Abbildung bzw. Wiedergabe.
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Eine solche Anordnung bzw. ein solches Gefüge kann beispielsweise auf einen Film oder zunächst eine Trägersubstanz oder ein Trägermaterial aufgebracht werden. Dabei sind die Trägersubstanz bzw. das Trägermaterial für das Licht, insbesondere sichtbares, für das das Gefüge gebildet bzw. verwendet wird, durchsichtig.
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Dadurch entsteht ein solides Gefüge, das die Anforderungen in der Regel sehr gut erfüllen kann.
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Mit Vorteil werden, insbesondere dann, wenn räumlich ausgedehnte Displays benötigt werden, mehrere Linsenanordnungen seitlich nebeneinander und mehrere Blendenanordnungen seitlich nebeneinander angeordnet. Dabei sind die Linsenordnungen vorteilhafterweise gegenüber den Blendenanordnungen versetzt. Insbesondere bevorzugt wird eine um jeweils eine halbe Kantenlänge in beide Richtungen der Linsenanordnungen bzw. Blendenanordnungen versetzte Anordnung. Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders große Stabilität auch zwischen den einzelnen Schichten, sowie ein großräumiges Einhalten der Rasterpositionen durch die Linsen und Blenden.
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Mit Vorteil wird ein Gefüge gemäß Anspruch 7, insbesondere ein gegeneinander versetztes Gefüge so bearbeitet, dass die Blendenanordnungen gekürzt sind, so dass sie mit den Linsenanordnungen eine bündige Außenkante des Gefüges bilden. Werden die Blendenanordnungen oder Linsenanordnungen gekachelt bzw. insbesondere in zwei Richtungen um jeweils eine halbe Kantenlänge phasenversetzt angeordnet, so sind sie bei gleicher Größe nicht bündig. Vorteilhafterweise werden jedoch mehr Blendenanordnungen verwendet als Linsenanordnungen, so dass die Blendenanordnungen überstehen, und diese dann entsprechend gekürzt. Dies ist vorteilhaft, da sich Blendenanordnungen einfacher und ohne später auftretende Nachteile kürzen lassen. Insbesondere wirken sich Veränderungen, wie Deformationen, durch das Kürzen in den Blendenanordnungen weniger aus als in den Linsenanordnungen. Darüber hinaus sind Blendenanordnungen in der Regel dünner und lassen sich daher einfacher und unter weniger Materialverlust schneiden.
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Mit Vorteil weisen nebeneinander angeordnete Blendenanordnungen gemäß Anspruch 9 an einander angrenzenden Seiten- bzw. Stirnflächen so ausgebildete Strukturen auf, dass nach dem Aneinanderfügen der Blendenanordnungen, insbesondere mit einem verbleibenden Abstand, insbesondere von 10 bis 100 μm, bevorzugt 40–60 μm, an der Fügung kein, insbesondere quer zur Ebene der Blendenanordnung, also parallel zu den optischen Achsen der Blenden verlaufender, gerader Spalt zwischen den zwei Halbräumen beidseits der Blendenanordnungen verbleibt. Dann kann an der Fügelinie kein Licht zwischen ihnen hindurch treten. Insbesondere sind dazu die Seitenflächen stufenartig ausgebildet. Auch Ausbildungen als Nut und Feder oder in Hakenform sind denkbar, jedoch produktionstechnisch komplexer. Eine solche Ausbildung stellt eine zuverlässige Blendenschicht sicher. Insbesondere sind die Stufen so ausgebildet, dass sie eine zur Erstreckung der Blendenanordnung senkrechten, insbesondere zu den optischen Achsen der Blenden parallelen Kante aufweisen, die sich über die Hälfte der Dicke der Blendenanordnung, insbesondere zuzüglich Spiel, von insbesondere 1–10 μm, erstreckt. Daran schließt sich ein dazu senkrechter Vor- oder Rücksprung, insbesondere mit einer Länge von 25 bis 250 μm, insbesondere von 80 bis 120 μm, insbesondere von 100 μm, an. Daran schließt sich eine zur ersten Kante parallele Kante über die restliche Dicke der Blendenanordnung an. Der Sollabstand zwischen einzelnen nebeneinander angeordneten Blendenanordnungen beträgt vorteilhafterweise 20 bis 100 μm, insbesondere 40–60 μm, insbesondere 50 μm. Der Sollabstand wird im theoretischen Mittel erreicht, zwischen einzelnen Blendenanordnungen jedoch nicht unbedingt eingehalten, da durch die Verformung von deformierbaren Zentrierungsmitteln ein Abweichen gerade gewünscht ist, um Produktionsungenauigkeiten ausgleichen zu können.
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Ein Anordnen mit verbleibendem Abstand ist insbesondere bei elastisch deformierenden Zentriermitteln vorteilhaft, da dann durch das elastische Deformieren hervorgerufene Bewegungen der einzelnen Anordnungen gegeneinander möglich bleiben. Dies ermöglicht höhere Fehlertoleranzen bei einem trotzdem zuverlässig zusammenfügbaren Gefüge beziehungsweise Display.
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Mit Vorteil ist das Gefüge auf eine Trägerplatte aufgebracht. Dabei ist die Trägerplatte optisch für das entsprechende Licht durchlässig. Mit Vorteil ist auf der von den Linsenanordnungen abgewandten Seite der Trägerplatte ein Film, insbesondere ein Mehrschichtfarbfilm, insbesondere ein invers aufgebauter Mehrschichtfarbfilm angeordnet. Dabei ist der Filmträger des Films optisch durchsichtig.
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Auf eine Trägerplatte kann dabei wahlweise auch verzichtet werden und der Film somit direkt mit einer Linsenanordnung oder Blendenanordnung verbunden werden.
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Mit Vorteil wird jedoch die Linsenanordnung mit einer Fläche, an der sie schräg ausgerichtete, eben verlaufende Linsenflächen und insbesondere auch Kleberreservoirs aufweist, auf eine Trägerplatte oder einen Film geklebt. Vorteilhafterweise wird eine Trägerplatte verwendet und der Film wiederum auf die Trägerplatte aufgeklebt. Der Film, insbesondere Mehrschichtfarbfilm ist dabei vorteilhafterweise invers aufgebaut. Da ein direkt mit Linsenanordnungen und/oder Trägerplatte und/oder Blendenanordnungen verbundener Film in der Regel nicht von der Seite entwickelt werden kann, von der er belichtet bzw. betrachtet wird, ist es besonders vorteilhaft, den Film insofern invers anzuordnen, als dass sich die für blaues sensibilisierte Schicht am nächsten zum Trägermaterial hin befindet. Daran anschließend sollte die für grünes Licht sensibilisierte Schicht und daran anschließend die für rotes Licht sensibilisierte Schicht angeordnet sein. Dazwischen können weitere Schutz- oder Filterschichten oder andere Anordnungen bzw. Lagen vorgesehen sein. Mit Vorteil weist der Film äußere Schutzschichten auf. Mit Vorteil ist der verwendete Klebstoff ein solcher, dessen Brechungsindex gleich dem Brechungsindex der angrenzenden Linsenanordnung ist, oder von diesem Brechungsindex weniger als 10% vorzugsweise nicht mehr als 2% abweicht. Dies gilt insbesondere bei den schräg verlaufenden Linsenflächen gemäß Anspruch 5. Dadurch kann eine ebene Kontaktfläche kombiniert aus der schrägen Linsenfläche und dem Klebstoff gebildet werden, so dass an der Grenzfläche, auf die die Linsenanordnung aufgeklebt wird, keine optische Brechung stattfindet. An anderen Linsenflächen können auch Kleber mit abweichendem Brechungsindex verwendet werden, um besondere Brechungseffekte zu erzielen.
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Mit Vorteil bilden die Linsen einer Linsenanordnung oder die Linsen mehrerer, ggf. unter Zwischenlage von Blendenanordnungen, übereinander angeordneter Linsenanordnungen, die auf einer optischen Achse liegen, hierbei einen Achromaten oder Apochromaten aus. Je Nach Ausbildung können die Achromaten oder Apochromaten auch eine Trägerplatte mit umfassen. Auch sind Farbvergrößerungsfehler bei Belichtung und Betrachtung durch gleiche Gefüge in der Regel unbeachtlich und müssen daher nicht vermieden beziehungsweise nicht korrigiert werden, da sie sich beim Belichten und anschließenden Betrachten gegenseitig aufheben.
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Mit Vorteil ist zumindest eine Linsenanordnung oder sind zumindest die Linsen einer Linsenanordnung aus Cycloolefin gefertigt. Dieses Material weist nur eine geringe Dispersion auf.
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Mit Vorteil ist die Trägerplatte aus Polycarbonat und weist somit eine hohe Dispersion auf. Die Trägerplatte wirkt, da die durch sie hindurch tretenden Lichtstrahlen konvergent sind, wie eine leicht streuende Linse. Dadurch wird eine Farbfehlerkorrektur erreicht.
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Mit Vorteil wird ein erfindungsgemäßes Gefüge mit einem belichteten Film zur Betrachtung mit einem Leuchtkasten kombiniert, also in einen solchen eingesetzt. Dabei wird der Film vorteilhafterweise von der Seite, die den Linsenanordnungen abgewandt ist, beleuchtet. Dadurch wird ein leuchtendes dreidimensionales Bild geschaffen.
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Die Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Gefüges, bei dem zuerst mehrere Linsenanordnungen und mehrere Blendenanordnungen produziert werden. Anschließend werden vier Blendenanordnungen nebeneinander flächig angeordnet, so dass diese Blendenanordnung mit jeweils einer Ecke an einem Punkt zusammentreffen. Anschließend wird die Linsenanordnung so aufgebracht, dass ihr Mittelpunkt über den genannten Ecken zu liegen kommt. Dieser Vorgang wird wiederholt oder es wird diese Anordnung nun zu den Seiten hin erweitert. Vorher oder anschließend kann eine weitere Linsenanordnung von der anderen Seite auf die Blendenanordnung analog aufgesetzt werden.
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Dabei wird darauf geachtet, dass jeweils nur Blendenanordnungen außen überstehen. Anschließend werden diese überstehenden Blendenanordnungen gekürzt, insbesondere beschnitten. Dadurch wird dann ein Gebilde produziert, das bündige Außenkanten zwischen Linsenanordnungen und Blendenanordnungen aufweist. Alternativ können an den Ränder auch bereits zuvor gekürzte bzw. entsprechend kleiner geformte Blendenanordnungen verwendet werden.
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Wird zur Verbindung der Linsenanordnungen und Blendenanordnungen Kleber verwendet, so wird dieser vor dem Zusammenfügen aufgetragen.
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Werden die Linsen- und Blendenanordnungen jedoch vorteilhafterweise durch Ultraschallverschweißen verbunden, so findet ein Ultraschallschweißen entweder nach jedem Schritt des Zusammenfügens oder nach mehreren Zusammenfügeschritten oder am Ende des Zusammenfügens statt.
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Anschließend wird das so gebildete Gefüge vorteilhafterweise auf eine Trägerplatte aufgeklebt. Sodann wird vorteilhafterweise ein lichtempfindlicher Film auf die andere Seite des Trägermaterials aufgebracht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen anhand der rein schematischen Zeichnungen und der nicht beschränkenden Prinzipdarstellungen beschrieben werden. Dabei zeigen:
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1 eine Aufsicht auf eine Blendenanordnung;
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2 eine schematische Übersicht über den Aufbau eines Gefüges beim Zusammenfügen;
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3 eine schematische Übersicht über den Aufbau eines Gefüges vor dem Zusammenfügen durch Ultraschallschweißen;
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4 eine schematische Übersicht über den Aufbau des Gefüges aus 3, jedoch nach dem Zusammenfügen durch Ultraschallschweißen; und
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5 eine schematische Übersicht über den Aufbau eines Gefüges nach dem Zusammenfügen durch Kleben.
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1 zeigt eine Aufsicht auf eine Blendenplatte 1. Zu erkennen sind an zwei Seiten angeordnete Stufen 25. Die Blendenplatte 1 in der Darstellung ist zur Veranschaulichung vergleichsweise klein ausgeführt und weist nur 4 × 4, also 16 Blenderöffnungen 4 auf. Die Blenderöffnungen sind kreisförmig ausgeführt und weisen an ihren Rändern schräg ansteigende Blendenschrägen 5 auf. Die Blendenplatte 1 weist darüber hinaus Ausrichtdorne 23 sowie Abstandshalter 22 auf.
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An den Kanten der Blendenplatte 1, an denen keine Stufen 25 erkennbar sind, sind ebenfalls Stufen 25 vorgesehen, allerdings verlaufen diese als Rücksprünge an der Rückseite, so dass sie in der Aufsicht nicht erkennbar sind.
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2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Gefüges. Zu erkennen sind vier Blendenplatten 1 sowie eine darüber gezeigte äußere Linsenplatte 2 und eine darunter gezeigte innere Linsenplatte 3. Gestrichelt sind die Verbindungslinien der Ecken der Linsenplatten gezeigt. Die Linsenplatten werden entlang der Verbindungslinien auf die Blendenplatte 1 aufgebracht. Zu erkennen ist darüber hinaus eine Trennlinie 27, die den Überstand der Blendenplatte 1 deutlich macht und entlang derer die Blendenplatten 1 nach Zusammenfügen des Gefüges abgetrennt werden.
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3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gefüge vor dem Zusammenfügen. Zuerkennen ist eine äußere Linsenplatte 2, gefolgt von einer Blendenplatte 1 und einer inneren Linsenplatte 3. Diese Teile sind einander angenähert, jedoch noch nicht endgültig augerichtet und noch nicht zusammengefügt.
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Die äußere Linsenplatte 2 weist nach außen gerichtete konkave Linsenflächen 7 und zur Blendenplatte 1 gerichtete konvexe Linsenflächen 8 auf. Gezeigte Blendenöffnungen 4 sind begrenzt durch schräg ansteigende bzw. abfallende Blendenschrägen 5. Die äußere Linsenplatte 2 weist darüber hinaus Ausrichtvertiefungen 24 auf, die mit Ausrichtdornen 23 der Blendenplatte 1 zusammenwirken können. Darüber hinaus weist die Blendenplatte 1 Verschweißdorne 26 auf, die auch als Abstandshalter 22 wirken, und einen Mindestabstand zwischen Linsenplatte 2 und Blendenplatte 1 sicherstellen.
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Die Blendenplatte 1 weist eine Stufe 25 auf. An die Stufe 25 grenzt eine weitere Blendenplatte 1 mit ihrer reziprok ausgerichteten Stufe 25 an.
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Die Blendenplatte 1 weist auch zur inneren Linsenplatte gerichtete Verschweißdorne 26 auf, die ebenfalls auch als Abstandshalter 22 wirken. Darüber hinaus weist die Blendenplatte 1 auch zur inneren Linsenplatte 3 gerichtete Ausrichtdorne 23 auf. Die innere Linsenplatte 3 weist Ausrichtvertiefungen 24 auf.
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Die innere Linsenplatte 3 weist nach unten schräge, ebene Linsenflächen 9 auf säulenförmigen Fortsätzen auf. Dazwischen befinden sich Klebstoffreservoirs 11.
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4 zeigt einen Querschnitt durch das Gefüge aus 3, jedoch nach Ultraschallverschweißen und zusammen mit einer Trägerplatte 13 und einem Film 12. Das Gefüge ist aufgebaut aus einer äußeren Linsenplatte 2, gefolgt von einer Blendenplatte 1 und einer inneren Linsenplatte 3 sowie einer Klebeschicht 10 sowie Trägerplatte 13. Daran angrenzend folgt der lichtempfindliche Film 12 mit einem Filmträger 14, einer Ausgleichsschicht 15, einer ersten Schutzschicht 16, einer für blaues Licht sensibilisierten Schicht 17, einer für grün sensibilisierten Schicht 18, einer für rot sensibilisierten Schicht 19 sowie einer zweiten Schutzschicht 20.
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Die äußere Linsenplatte 2 weist zur Blendenplatte 1 gerichtete konvexe Linsenflächen 8 auf, die teilweise in Blendenöffnungen 4 ragen. Die Ausrichtvertiefungen 24 wirken zur Ausrichtung mit Ausrichtdornen 23 der Blendenplatte 1 zusammen. Darüber hinaus weist die Linsenplatten 2, 3 sind mit der Blendenplatte 1 durch Verschweißungen 21 verbunden, die einen vorbestimmten Abstand sicherstellen.
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Die schrägen, ebenen Linsenflächen 9 auf säulenförmigen Fortsätzen der inneren Linsenplatte 3 weisen zur Trägerplatte 14 hin. Dazwischen befinden sich die Klebstoffreservoirs 11. Die innere Linsenplatte 3 ist mit der Trägerplatte 14 durch die Klebeschicht 10 verklebt.
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5 zeigt einen Querschnitt durch ein verklebtes Gefüge. Das Gefüge ist aufgebaut aus einer äußeren Linsenplatte 2, gefolgt von einer Blendenplatte 1 und einer inneren Linsenplatte 3 sowie einer Klebeschicht 10 sowie Trägerplatte 13. Daran angrenzend folgt der lichtempfindliche Film 12 mit einem Filmträger 14, einer Ausgleichsschicht 15, einer ersten Schutzschicht 16, einer für blaues Licht sensibilisierten Schicht 17, einer für grün sensibilisierten Schicht 18, einer für rot sensibilisierten Schicht 19 sowie einer zweiten Schutzschicht 20. Dabei ist zur besseren Anschauung der Kleber zwischen äußerer Linsenplatte 2, Blendenplatte 1 und innerer Linsenplatte 3 nicht gezeigt.
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Die äußere Linsenplatte 2 weist nach außen gerichtete konkave Linsenflächen 7 und zur Blendenplatte 1 gerichtete konvexe Linsenflächen 8 auf, die teilweise in Blendenöffnungen 4 ragen. Die Blendenöffnungen 4 sind begrenzt durch schräg ansteigende bzw. abfallende Blendenschrägen 5. Die äußere Linsenplatte 2 weist darüber hinaus Ausrichtvertiefungen 24 auf, die mit Ausrichtdornen 23 der Blendenplatte 1 zusammenwirken. Darüber hinaus weist die Blendenplatte 1 Abstandshalter 22 auf, die einen Mindestabstand zwischen Linsenplatte 2 und Blendenplatte 1 sicherstellen.
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Die Blendenplatte 1 weist eine Stufe 25 auf. An die Stufe 25 grenzt eine weitere Blendenplatte 1 mit ihrer reziprok ausgerichteten Stufe 25 an.
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Die Blendenplatte 1 weist auch zur inneren Linsenplatte gerichtete Abstandshalter 22 auf. Darüber hinaus weist die Blendenplatte 1 auch zur inneren Linsenplatte 3 gerichtete Ausrichtdorne 23 auf. Die innere Linsenplatte 3 weist Ausrichtvertiefungen 24 auf.
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Die innere Linsenplatte 3 weist zur Trägerplatte 14 hin schräge, ebene Linsenflächen 9 auf säulenförmigen Fortsätzen auf. Dazwischen befinden sich Klebstoffreservoirs 11. Die innere Linsenplatte 3 ist mit der Trägerplatte 14 durch die Klebeschicht 10 verklebt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blendenplatte
- 2
- äußere Linsenplatte
- 3
- innere Linsenplatte
- 4
- Blendenöffnung
- 5
- Blendenschräge
- 6
- Linse
- 7
- konkave Linsenfläche
- 8
- konvexe Linsenfläche
- 9
- schräge Linsenfläche
- 10
- Klebeschicht
- 11
- Klebstoffreservoir
- 12
- Film
- 13
- Trägerplatte
- 14
- Filmträger
- 15
- Ausgleichsschicht
- 16
- Erste Schutzschicht
- 17
- für blau sensibilisierte Schicht
- 18
- für grün sensibilisierte Schicht
- 19
- für rot sensibilisierte Schicht
- 20
- zweite Schutzschicht
- 21
- Verschweißung
- 22
- Abstandshalter
- 23
- Ausrichtdorn
- 24
- Ausrichtvertiefung
- 25
- Stufe
- 26
- Verschweißungsdorn
- 27
- Trennlinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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