DE1148859B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Photoreliefs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Photoreliefs von dreidimensionalen Gegenständen, bei dem aufeinanderfolgende Schnittebenen des darzustellenden räumlichen Gebildes mit photoaktinisch wirksamer Strahlung beleuchtet und auf lichtempfindliche, zur Reliefbildung geeignete Schichten abgebildet werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Mit Hilfe dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung können im übrigen auch Zusammenhänge von Größen, z. B. die Beziehung zwischen Temperaturen, Impulsen, Zeiten und ähnlichen Größen räumlich dargestellt werden, also die Abhängigkeit bzw. die Funktionen zwischen Größen, die nicht sämtlich Längen sind.

Es ist bekannt, von einem wiederzugebenden Gegenstand photographische Bilder einzelner Sektoren herzustellen, z.B. in einerCromatgelatine oderSilber-Halogenidschicht, und diese Aufnahmen nach dem üblichen Entwickeln, Fixieren, Trocknen usw. nach den Bildumrissen zuzuschneiden und zu einem dreidimensionalen Abbild zusammenzukleben.

Es ist auch bekanntgeworden, durch stereoskopische Betrachtung des Bildes oder der Bilder einer bzw. mehrerer Kathodenstrahlröhren ein dreidimensionales Bild zu gewinnen, das allerdings flüchtig ist.

Nach dem vorliegenden Verfahren werden dreidimensionale Abbildungen jedoch von vornherein in einem Stück in dauerhafter Form gewonnen, indem erfindungsgemäß in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen jede Schicht durch Vergießen einer lichtempfindlichen Emulsion in einem Aufnahmeraum gebildet, der Einwirkung der Strahlung ausgesetzt, entwickelt, fixiert und gegebenenfalls gehärtet, hierauf die nächste Schicht an diese unmittelbar angegossen, belichtet, entwickelt, fixiert und gegebenenfalls gehärtet wird und dabei die Aufeinanderfolge der Belichtungen der einzelnen Schichten sowie die jeweilige Relativlage der Bildebene der abbildenden Strahlung und des Aufnahmeraumes in Abhängigkeit von dem die Lage der Schnittebene bestimmenden Parameter gesteuert wird.

Es liegt auf der Hand, daß dadurch nicht nur eine Vereinfachung und Verbesserung und Verkürzung des gesamten Arbeitsverfahrens, sondern auch eine treuere Wiedergabe des abzubildenden Zusammenhanges erreicht ist, da das Zuschneiden und Zusammenkleben der einzelnen Schichten entfällt und die damit zusammenhängenden Fehlerquellen und Ungenauigkeiten ausgeschaltet sind.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Verfahren und Vorrichtung
zum Herstellen von Photoreliefs

Anmelder:

M. C. L. Dr. Otto John Münz,
Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter: DipL-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,
Stuttgart S, Hohentwielstr. 28

M. C. L. Dr. Otto John Münz, Washington, D. C.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Vorrichtung ist mit einer photoaktinischen Strahlen aussendenden Lichtquelle und einer Einrichtung zur Abbildung des darzustellenden Gebildes mittels dieser Strahlung nach Schnittebenen sowie erfindungsgemäß mit einem Aufnahmegefäß ausgestattet, das mit einem eine lichtempfindliche Emulsion enthaltenden Behälter zum Gießen lichtempfindlicher Schichten und mit Behältern für Photochemikalien zum Entwickeln, Fixieren und gegebenenfalls zum Härten in Verbindung steht, wobei das Schließen und Öffnen dieser Verbindungen steuerbar ist. Zum Zwecke dieser Steuerung ist ein Steuermechanismus vorgesehen, mit dessen Hilfe wenigstens die Aufeinanderfolge der Belichtungen der einzelnen unmittelbar aneinandergegossenen Schichten in Abhängigkeit von dem die Lage und Folge der Schnittebenen bestimmenden Parameter gesteuert ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsform eingehender erläutert.

Fig. 1 zeigt in schaubildlicher Darstellung ein schematisiertes Bild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 dar zugehörige Schaltschema.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Zylinder 3, der oben von einem Aufnahmetisch 10 abgeschlossen ist. In dem Zylinder ist ein mit Hilfe einer Zahnstange 6 verschiebbarer Kolben 5 angeordnet.

Die Zahnstange ist von einem Motor 7 über ein Ritzel antreibbar. Ein Synchronisator 12 dient zur Steuerung des Motors und damit zur Festlegung der

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Zeiten, zu denen eine Bewegung des Kolbens erfolgen muß. Zylinder, Kolben und Aufnahmetisch grenzen gemeinsam einen Aufnahmeraum 1 ab, dessen Höhe von der jeweiligen Stellung des Kolbens abhängt. Ein Behälter 2 für eine übliche Silberhalogenidemulsion ist über ein Absperrorgan 8 und eine Öffnung im Aufnahmetisch mit dem Zylinderinneren verbunden. In eine Mittelöfmung 14 des Aufnahmetisches 10 ist ein vorzugsweise innen geschwärztes Rohr 13 eingesetzt, in dem eine Lichtquelle 4 und gegebenenfalls ein op- ίο tisches System 16 zur Beeinflussung des von der Lichtquelle ausgehenden Strahlenbündels im Sinne einer Bilderzeugung untergebracht ist.

Bei Beginn einer Aufnahme befindet sich der Kolben 5 in der Nähe des Aufnahmetisches, und über ihm befindet sich eine dünne Schicht der photographischen Emulsion, deren Oberfläche in einem Niveau D liegt. Diese Oberfläche wird nun der Einwirkung der Lichtquelle 4 ausgesetzt, deren Strahlung hinsichtlich der Verteilung und/oder der Intensität in Abhängigkeit von dem wiederzugebenden Zusammenhang mechanisch, optisch oder elektronisch gesteuert wird. Als Lichtquellen können alle Strahlungsquellen Verwendung finden, die auf lichtempfindliches Material, z. B. Photoemulsionen, einwirken, also Lichtquellen für sichtbares, ultraviolettes oder infrarotes Licht, Röntgenröhren, Elektronenstrahlenquellen, Kathodenstrahlschirme od. dgl. Durch die Belichtung wird in der Schicht ein zunächst latentes, praktisch zweidimensionales Bild erzeugt, das sofort entwickelt, fixiert und gegebenenfalls gehärtet wird. Hierauf wird der Kolben um eine Strecke nach unten bewegt, wobei aus dem Behälter 2 Emulsion nachfließt und eine neue Schicht gebildet wird, deren Oberfläche wieder im Niveau D steht. Anschließend wird belichtet, entwickelt, fixiert und gegebenenfalls gehärtet und hierauf der Kolben neuerlich gesenkt, belichtet usw. Das Spiel wiederholt sich, bis der Kolben seine tiefste Stellung erreicht hat. Die zum Entwickeln, Fixieren und Härten erforderlichen Flüssigkeiten befinden sich in bei 2a, 2b, 2c, 2d schematisch angedeuteten Behältern und gelangen über eine Leitung mit im Rhythmus der Aufnahmevorgänge gesteuerten Absperrorganen in den Aufnahmeraum. Als Eine solche Präparation zu einem Relief kann aber auch von Hand aus vorgenommen werden.

Anstatt die bereits entwickelten Schichten zu senken und die neu aufgegossene Emulsion jeweils an den Ort der unmittelbar vorher belichteten Schicht zu bringen, kann auch das Gießen der Schichten in aufeinanderfolgenden Schritten von unten nach oben erfolgen, wobei diese in Ruhe bleiben. In diesem Falle bleibt der Aufnahmeraum unverändert, und die Bildebene der Strahlung wird in die jeweils aufgegossene Schicht mit Hilfe eines verschiebbaren Abbildungssystems verlegt. Das Verschieben dieses Systems muß dann im Rhythmus der Aufeinanderfolge der Belichtung erfolgen.

In Fig. 1 ist schematisch eine zum Abtasten eines räumlichen Objektes geeignete Einrichtung angedeutet, die als Radarsystem ausgebildet ist.

Das räumliche Objekt ist eine Landschaft mit zwei Bergen, von denen der höhere die Höhe/4+B hat. Fig. 1 zeigt ein Stadium, in dem das Aufnahmeverfahren etwa zur Hälfte durchgeführt ist. Die Abtastung beginnt an der horizontalen Linie C. Um eine Abtastung des Objektes in verschiedenen Höhen zu gewinnen, kann das Antennensystem der Höhe nach verstellbar, z. B. als mechanisch mittels eines Motors 9 und einer Zahnstange oder hydraulisch ausfahrbare Teleskopanordnung ausgebildet oder, wenn es sich um größere Abstände handelt, zum Heben mit Hilfe eines Ballons oder Hubschraubers eingerichtet sein. Es ist aber auch möglich, eine Folge von Linien, entlang deren abgetastet werden soll, als Schnittlinien des Objektes mit einem Ebenenbüschel zu gewinnen, dessen in aufeinanderfolgenden Azimuten liegende Ebenen den aufeinanderfolgenden Schichten der lichtempfindlichen Emulsion zugeordnet werden. Die Abtastvorrichtung muß in diesem Falle mit einer Übertragungseinrichtung verbunden sein, mit deren Hilfe die Azimute der Schnittebenen mit der jeweiligen Stellung des Kolbens bzw. des bilderzeugenden Systems in Verbindung gebracht sind. Da die einem Ebenenbüschel angehörigen Schnittebenen den parallelen Schichten der Emulsion zugeordnet sind, entsteht nicht eine lediglich verkleinerte räumliche Wiedergabe des Objektes, sondern eine räumliche

Ergebnis des erfindungsgemäßen Aufnahmeverfah- 45 Abbildung in einem allgemeineren Sinn, in dem rens erhält man eine feste oder halbfeste Masse von dieses Wort hier durchweg verstanden werden soll, !zylindrischer Form, die aus einer Anzahl unmittelbar Fig. 2 zeigt ein Schaltbild, aus dem das Zusammen-

aufeinander gegossener Lagen aufgebaut und deren jede von der Strahlung der Lichtquelle beeinflußt ist und die z. B. gemeinsam mit dem Boden des Kolbens aus dem Zylinder herausgenommen werden kann. Zylinder und Kolbenboden können mit photographisch oder mechanisch hergestellten Marken oder Skalen versehen sein, die eine Festlegung einzelner Punkte innerhalb der Masse gestatten oder erleichtern. Auch in der Masse selbst können solche Marken durch z. B. photographische Abbildung an der betreffenden Stelle hergestellt werden. Die herausgenommene Masse kann einem photochemischen Ätzverfahren unterworfen und in dessen Verlauf die belichteten oder die unbelichteten Teile entfernt werden.

Vorzugsweise kann der Emulsion ein Lösungsmittel für ihre unbelichteten Teile zugesetzt werden, in dem die belichteten Teile nach ihrer Entwicklung und Fixierung unlöslich sind. Es kann sich empfehlen, den Aufnahmebehälter mit einer durchsichtigen, samt der Masse herausnehmbaren Auskleidung zu versehen, um Beschädigungen der Masse zu vermeiden.

wirken des Abtastsystems mit der eigentlichen Vorrichtung zur Herstellung einer dreidimensionalen Abbildung entnehmbar ist. An ein Gleichstromnetz ist ein Motor 21 angeschlossen, der zum Verschwenken des Abtastsystems 22 um eine vertikale Achse dient. Auch der Motor 9 zum Einstellen aufeinanderfolgender Azimute liegt an diesem Netz, u. zw. über einem mit einem Nocken 23 gesteuerten Schalter 24. Dieser Schalter bedient auch den Motor 7, der den Antrieb des Kolbens 5 besorgt, welcher den Aufnahmeraum begrenzt, so daß zwischen der von dem Motor 9 abgeleiteten Einstellung der Azimute der Schnittebenen, in welchen die Abtastung erfolgt und der Lage der Emulsionsschichten, in welche abgebildet wird, die erforderliche Zuordnung geschaffen ist. Eine weitere nockengesteuerte Schalteinrichtung 25 bringt die ausgesandten abtastenden Radarsignale an die als Kathodenstrahlrohr ausgebildete Lichtquelle 4, auf deren Leuchtschirm ein Abbild des abgetasteten Zusammenhanges entsteht. Die beiden erwähnten nockengesteuerten Schalteinrichtungen sitzen auf der

(strichliert angedeuteten) WeIIeM eines Synchronisators 12, gemeinsam mit vier weiteren Nocken 26, 27, 28, 29, welchen Schalteinrichtungen zur Bedienung der Ventile zugehören, die den Zufluß der erforderlichen Photochemikalien aus den Behältern 2 a, 2b, 2c, 2d steuern. Die Betätigung dieser Ventile erfolgt auf elektromagnetische Weise, wobei die erforderlichen Ströme dieses Steuerungssystems aus einem Wechselstromnetz 30 entnommen werden.

Erwähnt sei, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorteil gegebenenfalls lichtempfindliche Emulsionen bzw. Entwicklungsmethoden verwendet werden können, die positive Bilder geben. Selbstverständlich müssen die unter dem Namen Photochemikalien zusammengefaßten Substanzen der Natur und Konzentration nach dem Entwicklungsverfahren und der verwendeten Emulsion angepaßt sein.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen von Photoreliefs von dreidimensionalen Gegenständen, bei dem aufeinanderfolgende Schnittebenen des darzustellenden räumlichen Gebildes mit photoaktinisch wirksamer Strahlung beleuchtet und auf lichtempfindliche, zur Reliefbildung geeignete Schichten abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen jede Schicht durch Vergießen einer lichtempfindlichen Emulsion in einem Aufnahmeraum gebildet, der Einwirkung der Strahlung ausgesetzt, entwickelt, fixiert und gegebenenfalls gehärtet, hierauf die nächste Schicht an diese unmittelbar angegossen, belichtet, fixiert und gegebenenfalls gehärtet wird und dabei die Aufeinanderfolge der Belichtungen der einzelnen Schichten sowie die jeweilige Relativlage der Bildebene und des Bildraumes in Abhängigkeit von dem die Lage der Schnittebenen bestimmenden Parameter gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittebenen parallel liegen und der Aufnahmeraum nach dem Belichten, Fixieren und gegebenenfalls Härten jeder Schicht um deren Dicke gesenkt wird, so daß jede Schicht bei der Belichtung an einer vorherbestimmten Stelle (Bildebene) im Bereich der Strahlung liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittebenen parallel liegen, der Aufnahmeraum während der aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge feststeht und die Bildebene der Strahlung in die jeweils aufgegossene Schicht mit Hilfe eines verschiebbaren Abbildungssystems verlegt wird, wobei das Verschieben dieses Systems im Rhythmus der Aufeinanderfolge der Belichtung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindlichen Emulsion ein Lösungsmittel für ihre unbelichteten Teile zugesetzt wird, in dem die belichteten Teile der Emulsion nach ihrer Entwicklung und Fixierung unlöslich sind, so daß die unbelichteten Teile aufgelöst werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer

eine photoaktinische Strahlung aussendenden Lichtquelle und einer Einrichtung zur Abbildung des darzustellenden Gebildes mittels dieser Strahlung nach Schnittebenen, gekennzeichnet durch ein Aufnahmegefäß, das mit einem eine lichtempfindliche Emulsion enthaltenden Behälter zum Gießen lichtempfindlicher Schichten und mit Behältern für Photochemikalien zum Entwickeln, Fixieren und gegebenenfalls zum Härten in Verbindung steht, wobei die Schließung und Unterbrechung dieser Verbindungen steuerbar ist, sowie durch einen Steuermechanismus, mit dessen Hufe wenigstens die Aufeinanderfolge der Belichtungen der einzelnen unmittelbar aneinandergegossenen Schichten in Abhängigkeit von dem die Lage und Folge der Schnittebenen bestimmenden Parameter gesteuert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine örtlich festgelegte Bilder erzeugende Lichtquelle und ein zylindrisch geformtes Aufnahmegefäß mit einem in diesem verschiebbaren Kolben, mit einer Einrichtung zum fallweisen Senken dieses Kolbens um die Dicke der in den einzelnen Arbeitsgängen aufgegossenen Schichten zwecks deren Einstellung auf den Ort des Bildes.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein der Strahlungsquelle zugeordnetes System zur Erzeugung von Bildern, das zur jeweiligen Einstellung auf die in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen in das Aufnahmegefäß eingegossenen lichtempfindlichen Schichten fallweise verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Abtasten räumlicher Objekte mit Hilfe einer Signalstrahlung in im wesentlichen ebenen, ein Ebenenbüschel bildenden Schnitten, gekennzeichnet durch eine Übertragungseinrichtung, mit deren Hilfe die Azimute der Schnittebene mit der jeweiligen Stellung des Kolbens bzw. des bilderzeugenden Systems in Verbindung gebracht sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle als Schirm einer Kathodenstrahlröhre, Röntgenröhre od. dgl. ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine durchsichtige herausnehmbare Auskleidung des Aufnahmebehälters.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Verbindungen zwischen dem Aufnahmeraum und den Behältern der Emulsion und der Photochemikalien in zeitlichen Abständen selbsttätig erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 315 279, 731396, 263, 809 847, 844 648;
USA.-Patentschriften Nr. 2131952, 2 309 627, 309 752, 2 694 634.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen