DE2127380B2 - Projektionseinrichtung - Google Patents
ProjektionseinrichtungInfo
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- G02B27/46—Systems using spatial filters
Description
Sun^peS wW am genauesten dann erzeugt.
wenn dfe Lichtquelle klein ist oder e.nen geringen Öffwenn
aie u » 4 Phasenkontrastmikroskopie
lerschielt Dadurch werden gewisse E.nzelhe.ten sieht-
hir die sonst unsichtbar wären.
Eine max Laie räumliche Zerlegung erhält man beim
tine mdx"!' das L chl sowohl raum-
Sm.Ä Si^e*™ streng kohärent ist. Das
üch einef punSörmigen Lichtquelle ist hochgradig
räumlich kohärenu während monochromatisches Licht ^Höchstmaß zeitlich kohärent ist Be.de Arten von
ι, um eine senr enge Γ».ι.«..γ —<= -■■ -■··-
„ge Quelle für monochromatisches Licht mit ™hr ηκ ausreichender Intensität zu erzielen. Laser
bi fen daher hohe Kohärenz und hohe Intensität. Die
früheren Lichtquellen, die im Hinbl.ck auf eine hohe
Kohärenz in Verbindung mit Linsen e.nem Loch und einem Farbfilter verwendet wurden, hatten nur sehr geWenn
a.s siruKuu.™ Objekt und bildtragendes
Medium ein photographisches Diapos.t.v genommen „ wird das als Testobjekt nur ein genaues BJd eines s,-nüsformigen
Beugungsgitters enthält, besteht das Beugüngsspektrum aus einem zentralen Lichtstrahl der das
unabgelenkte Bild nullter Ordnung der punktform.gen
Lichtquelle darstellt, das von zwei Strahlen flankiert wid welche die erste Ordnung des gebeugten Bildes
de punktförmigen Lichtquelle darstellender seitliche
Abstand zwischen dem Strahl nullter Ordnung und jedem der Strahlen erster Ordnung ist proportional zur
Giuerkonstanten (Spalte pro Streckene.nhe.t), zur 4S We lenlänge des Lichtes und zum Abstand des Diapos.-Jv
Gitters zur Auffangebene des Spektrums. Daher wird für jede Wellenlänge des Lichtes die m dem Diapositiv
enthaltene Information in passender Weise entsprechend
der Gitterkonstanten in der e.ne Fourier transformation bewirkenden Beugungsebene räumlich
Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung zur Bildwiedergabe mit Hilfe einer punktförmigen
Lichtquelle, vorzugsweise eines Lasers, mit einem Kondensor zur optimalen Ausleuchtung eines Diapositivs,
einem Objektiv zur Abbildung des Beugungsbildes in der Fouriertransformationscbene, mit einem Raumfilter
in dieser Ebene und mit einem zweiten Objektiv zur Abbildung des Bildes auf einen Schirm.
Die Erfindung bewegt sich auf dem Gebiet des optischen räumlichen Filterns. Dessen Prinzipien lassen
sich aus der Wellentheorie des Lichtes ableiten. In der wenn es sich bei dem bildtragenden Med.um um ein
Dhotographisches Diapositiv mit einer typischen bildhaften Struktur handelt und dieses in einen nahezu kohärenten
Lichtstrahl gebracht wird, der durch einen Kondensor mit guter optischer Qualität geh enthalt
das Beueurigsspektrum eine Vielzahl von Lichtstrahlen,
die durch die Auffangebene gehen. Die Charaktenst.ka dieses Spektrums sind an Hand der räumlichen Verleite
lunE der Intensitäts- oder Amplitudendurchlassigkeil
und der Phase im bildtragenden Medium vorhersagbar Die Charakteristika der Amplitudendurchlässigkeit de<
bildtragenden Mediums können durch Fourieranalyse in ihre sin- oder cos-Komponenten zerlegt werden, vor
6, denen jede eine bestimmte Ortsfrequenz, Amplitude
' Azimutrichtung und Phase hat. Jeder Punkt in den Spektrum stellt für jede vorgegebene L.chtwellenlang.
eine bestimmte Ortsfrequenz im Diapos.t.v dar. Die In
tensität an jeder Stelle im Spektrum ist proportional zum Quadrat der Ampiitude der entsprechenden Ortsfrequenz-Komponente
des Diapositivs. Die auf die niederen Frequenzen und die Randschärfe verteilte Information
im Diapositiv wird in der Beugungsebene durch s Lichtpunkte wiedergegeben, die in einer größeren Entfernung
zum Strahl nullter Ordnung liegen als diejenigen Lichtpunkte, weiche die in hohen Frequenzen und
großflächigen Kontrastbereichen des Diapositivs stekkende Information repräsentieren.
Das aufgefangene Bild des Diapositivs, das von den Projektionslinsen entworfen wird, kann als eine Folge
der Superposition und Interferenz (in der Bildauffangebene) des Lichtes betrachtet werden, das von den verschiedenen
Bereichen des Beugungsspektrums ausgeht.
Um die Randschärfe und den Kontrast feiner Einzelheiten des proj.zierten Bildes eines Diapositivs zu verbessern,
kann in die Ebene des Beugungsspektrums eine bestimmte Art von Raumfilter gebracht werden.
Ein solches Filter kann durch eine klare, optisch flache Glasplatte mit einem aufgebrachten lichtabsorbierenden
Medium gebildet sein, das in einem vorbestimmten Muster (Muster von Punkten, unterschiedlich dichten
Bereichen usw.) einen Bruchteil (beispielsweise ein Viertel der Intensität oder die Hälfte der Amplitude)
des Lichtes nullter Ordnung und in benachbarten Bereichen durchläßt, während es in Bereichen mittlerer und
größerer Entfernung von der nullten Ordnung zunehmend mehr Licht durchläßt. Beispielsweise ist ein Filter,
das jegliche Information außer dem Buchstaben A in einem Mikrofilmbild unterdrücken soll, so ausgestaltet,
daß es tatsächlich nur das Spektrum des Buchstabens A durchläßt
Räumliches Filtern kann entweder mit kohärentem oder teilweise kohärentem Licht geschehen, jedoch ist
die räumliche Zerlegung am größten, wenn das Licht hochgradig kohärent ist. Wenn in dem gerade zu betrachtenden
besonderen Anwendungsfall eine starke Zerlegung nicht erforderlich ist, kann der Kohärenzgrad
wesentlich reduziert werden, damit die Lichtintensität zunimmt Tatsächlich geht das Licht einer punktförmigen
Lichtquelle meist von einem durch eine Leuchte beleuchteten Loch aus. Wenn die Größe des
Loches zunimmt und/oder die Wellenlängenbandbreite des Lichtes anwächst, kann die räumliche Zerlegung
auf den minimal erforderlichen Wert gesenkt werden. Bei teilweise kohärentem Licht erfolgt das räumliche
Filtern im Hinblick auf die Ortsfrequepz stets stufenförmig. Plötzliche Änderungen hinsichtlich der ortsfrequenz
sind nur mit hochgradig kohärentem Licht möglieh. In vielen praktischen Anwendungsfällen ist aber
das stufenförmige Filtern zufriedenstellend. Eine Abnahme der Kohärenz ist bei den meisten Lichtquellen
mit einer starken Zunahme an Intensität verbunden, die einen bedeutenden praktischen Vorteil ergeben kann.
Aus der DT-AS 10 50 081 ist ein Verfahren zum Korrigieren von Bildfeldern bekannt, das mit einer bestimmten
Einrichtung durchführbar ist Es handelt sich dabei um eine Einrichtung zum optischen räumlichen
Filtern, mit einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle zum Durchleuchten eines strukturierten Objektes,
insbesondere eines Diapositivs, welches die Intensität der bei der optischen Fouriertransformation des
Objektbildes entstehenden Beugungsbilder für niedrigere Ortsfrequenzen im Vergleich zu der Intensität der
Beugungsbilder für höhere Ortsfrequenzen zum Zwekke einer Linearisierung der Amplitudendurchlässigkeit
eines abbildenden optischen Systems als Funktion der Ortsfrequenz vermindert In der genannten Auslegeschrift
ist erläutert, daß die Lichtdurchlässigkeit eines optischen Systems abnimmt, wenn die Ortsfrequenz,
dort Raumfrequenz genannt, zunimmt Es werden daher Beugungsbilder für hohe Ortsfrequenzen nicht so
kontrastreich erscheinen wie Beugungsbilder für niedrige Ortsfrequenzen. Die Auslegeschrift lehrt, daß ein
optisches System hinsichtlich seiner Lichtdurchlässigkeit ganz wesentlich linearisiert werden kann, wenn die
Fourieranalyse eines einen ganzen Bereich von Ortsfrequenzen enthaltenden Bildes gemacht und die Amplitude
oder Helligkeit der niederfrequenten Anteile am Bild herabgesetzt wird, ohne daß die Helligkeit der
hochfrequenten Anteile am Bild vermindert wird, jedenfalls nicht im gleichen Maße.
Es hat sich nun gezeigt daß beim Linearisieren des optischen Systems eines photographischen Kopiergeräts
oder Projektors, allgemeiner: einer Projektionseinrichtung, im projizierten Bild Fehler auftreten. Diese
Fehler sind auf Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des zu prcjizierenden Filmstücks, Säume an scharfen Kanten
des Filmbildes infolge Beugung und die Wechselwirkung des einfallenden Lichtes mit Schmutz, Staub,
Kratzern, Blasen und anderen optischen Fehlern im optischen System zurückzuführen.
Einer der Hauptgründe, welcher die Anwendung des räumlichen Filterns in vielen praktischen Fällen verhindert,
insbesondere bei Anwendungen auf dem Gebiet der Photographic, ist also die Existenz gewisser unerwünschter
Nebeneffekte oder Schönheitsfehler in dem optisch erzeugten Bild. Diese Schönheitsfehler sind offensichtlich
verschiedener Natur. Eine erste Art von Schönheitsfehlern verdankt ihre Entstehung Oberflächenunregelmäßigkeiten
und Reliefstrukturen, die oftmals auf Filmen erscheinen, insbesondere dann, wenn
der Film bereits behandelt wurde.
Diese Art von Schönheitsfehler wird durch Eintauchen des Filmes in eine Flüssigkeit verkleinert oder beseitigt,
die einen Brechungsindex hat, der ungefähr demjenigen des Filmes entspricht. Eine zweite Art von
Nebeneffekt, die oftmals als Schönheitsfehler empfunden wird, umfaßt Interferenzstreifen und Hofbildungen,
die man gewöhnlich bei mit kohärentem Licht erzeugten Bildern mit scharfen Rändern und bei gewissen anderen
Arten von strukturierten Objekten findet. Dieser Schönheitsfehler kann dadurch verkleinert werden, daß
man den Kohärenzgrad des Lichtes vermindert oder diejenige Funktion des räumlichen Filters geeignet gestaltet,
welche die Abhängigkeit der Amplitudendurchlässigkeit vom Abstand zeigt.
Eine dritte Art von Schönheitsfehler rührt wie gesagt von der Wechselwirkung des kohärenten oder teilweise
kohärenten Lichtes mit dem Schmutz, dem Staub, den Kratzern, den Blasen oder anderen optischen Fehlern
auf oder in den Linsen, Filtern oder anderen optischen Teilen des zum räumlichen Filtern benutzten Systems
her. Die von der Anwendung einer punktförmigen oder halbpunktförmigen Lichtquelle herrührende räumliche
Kohärenz ist die Ursache für diese Art von Schönheitsfehler. Die ungerichtete oder nahezu ungerichtete Ausbreitung
des von einer punktförmigen oder halbpunktförmigen Lichtquelle ausgenenden Lichtes erzeugt hohen
Kontrast, stark sichtbare Schatten des vorgenannten Fremdmaterials und der optischen Fehler, die auf
das projiziene Bild geworfen werden. Diese Schatten verringern die ästhetische Qualität des projizierten Bildes
beträchtlich und können außerdem zu einem örtlichen Verlust von Details führen, die eine wichtige tech-
nische Information enthalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
eine Projektionseinrichtung der eingangs genannten Art mit optischer räumlicher Filterung zu schaffen, welche
in photographischen Geräten ohne weiteres benutzt werden kann, um die von Unzulänglichkeiten des
optischen Systems und/oder des Diapositivs herrührenden Schönheitsfehler des Diapositivabbildes zu vermeiden,
die insbesondere bei gewöhnlichen Vorkehrungen für optisches räumliches Filtern erzeugt werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an Stelle einer einzigen, punktförmigen Lichtquelle
mehrere punktförmige Lichtquellen symmetrisch zur optischen Achse des Systems angeordnet sind und das
Raumfilter entsprechend der Anzahl der Lichtquellenbilder nullter Ordnung ausgebildet ist. Mehrere, zum
Durchleuchten des Diapositivs, also eines strukturierten Objekts, benutzte punktförmige Lichtquellen erzeugen
nur von solchen Objekten eine Vielzahl von Beugungsbildern in der Fouriertransformationsebene. welche
sich außerhalb der Objektebene befinden, also nur von den Oberflächenunregelmäßigkeiten, Säumen und
optischen Fehlern außerhalb der Objektebene. Daher werden die OberflächenunregelmäßigkeUen usw optisch
verwischt, während das Objekt selbst völlig klar projiziert wird.
Wenn ein Höchstmaß an räumlicher Kohärenz nicht erforderlich ist kann an die Stelle der einzigen punktförmigen
oder halbpunktförmigen Lichtquelle herkömmlicher Einrichtungen eine Vielzahl von halbpunktförmigen
Lichtquellen treten. Die: mit den bekannten Einrichtungen verbundenen Schönheitsfehler
sind, wie bereits bemerkt, die stark kontrastierenden, von der einzigen Lichtquelle auf das Bild geworfenen
Schatten, die von Blasen, Kratzern, lokalen Inhomogenitäten, Schmutz, Staub und anderen Fremdkörpern auf
oder in den Linsen, Filtern oder anderen optischen Elementen des optischen Systems herrühren. Wenn dagegen
erfindungsgemäß eine Vielzahl von punktförmigen oder halbpunktförmigen Lichtquellen benutzt wird, die
bezüglich des Raumwinkels eine genügende Trennung aufweisen, wirft beispielsweise ein Staubpartikel auf
einer der Linsen eine entsprechende Vielzahl von Schatten auf das Bild in der Auffangebene, wobei die
Schatten jedoch auf verschiedene Stellen entfallen. Der Kontrast jedes Schattens gegenüber seiner Umgebung
ist dann bei beispielsweise vier Lichtquellen gewöhnlich nur ein Viertel und wenn π Lichtquellen benutzt
werden, nur etwa ein n-tel des Kontrastes, der normalerweise erzielt wird, wenn eine einzige punktförmige
oder halbpunktförmige Lichtquelle benutzt wird. Der Schönheitsfehler ist daher hinsichtlich des Kontrastes
stark verkleinert und wird unauffällig oder sogar unsichtbar. Die sich in Interferenzstreifen oder Hofbildung
äußernden Schönheitsfehler werden gleichfalls durch den Gebrauch von mehreren Lichtquellen ganz
wesentlich verringert.
Die wirksame Lichtquelle für herkömmliches räumliches Filtern kann als geeignet beleuchtetes Nadelloch
oder Loch kleinen Durchmessers betrachtet werden. Die Vielzahl von Lichtquellen für die vorgeschlagene
erfindungsgemäße Einrichtung kann entsprechend als Bereich geeignet beleuchteter Nadellöcher oder Löcher
kleineren Durchmessers betrachtet werden. Die Löcher können mit jedefm geeigneten Licht, sei es monochromatisches
oder polychromatisches, aus jeder einer Vielzahl von Leuchten wie Lasern, Wolframfadenlampen,
Xenonbogenlampen, Zirkoniumdampf-Bogenlampen u. dgl. beleuchtet werden. Daher kann als
ursprüngliche Lichtquelle entweder eine einzelne Lampe oder eine Vielzahl von Lampen verwendet werden,
deren Licht durch eine Vielzahl von Löchern in einer lichtundurchlässigen Platte gelangt, die zusammen mit
der oder den Leuchten die gewünschte Mehrzahl von punktförmigen Lichtquellen bildet.
Nachfolgend werden zum besseren Verständnis der vor- und nachstehenden Ausführungen einige Definitionen
gegeben: Unter »räumlichem Filter« oder »Raumfilter« wird jede Art von Mittel verstanden, die benutzt
werden kann, um die Amplitude oder Phase des durch die Ebene des Beugungsspektrums (bekannt als Fouriertransformationsebene)
eines bestimmten optischen Systems ausgehenden Lichtes zu ändern, wobei das Beugungsspektrum ein vielfaches Abbild der Lichtquelle
darstellt und durch die Beugung des Lichtes an einem bildtragenden Medium erzeugt wird.
Ein »Amplitudenmedium« ist ein solches, das die Amplitudendurchlässigkeit (bei kohärenter Beleuchtung)
ändert, wobei die Phase im wesentlichen unverändert bleibt. Hingegen ist ein »Phasenmedium« ein
Medium, das umgekehrt die Phasendurchlässigkeit ohne wesentliche Änderung der Amplitude ändert.
Unter »Auflösungsvermögen« eines optischen Systems soll allgemein die maximale Ortsfrequenz verstanden
werden, die ein bestimmtes System noch mit feststellbarer Amplitude durchläßt
»Kontrast« im Hinblick auf den mit einem Schatten werfenden Staubpartikel verbundenen Schönheitsfehler
soll als Verhältnis der Beleuchtungsstärke in dem den Schatten unmittelbar umgebenden Bildbereich zur
Beleuchtungsstärke in demjenigen Bildbereich definiert sein, der im Schatten liegt.
Unter »weißem Licht« wird irgendeine beliebige spektrale Energieverteilung verstanden, die denselben
subjektiven Farbeindruck wie gewöhnliches Tageslicht, Sonnenlicht oder Licht eines schwarzen Körpers hervorruft,
der eine Temperatur zwischen 3000 und 7000° K hat
»Monochromatisches Licht« ist Licht in einem linienhaften Wellenlängenbereich, während »Polychromatisches
Licht« sich aus Licht von zwei oder mehr Farben zusammensetzt oder einen ganzen Wellenlängenbereich
umfaßt
Im folgenden ist die Erfindung an Hand mehrerer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellter Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung im einzelnen erläutert Es zeigt so F i g. 1 eine schematische Darstellung des Strahlenganges
bei einer ersten Ausführungsform mit zugehörigen Diagrammen,
F i g. 2 eine teilweise und schematisch dargestellte Variante der ersten Ausführungsform,
F i g. 3 eine teilweise und schematisch dargestellte perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform,
F i g. 4 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform und
F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung einer Variante der dritten Ausführungsform.
Die in F i g. 1 dargestellte erste Ausführungsform ist besonders dazu bestimmt und geeignet das projizierte
Bild eines Diapositivs (schwarz/weiß, farbig, negativ 6S oder positiv) zu modifizieren.
F i g. 1 zeigt mehrere kleine Wolframlampen 50 als annähernd punktförmige Leuchten, die bezüglich der
optischen Achse eines optischen Systems und bezüglich
mehrerer kleiner, in einer lichtundurchlässigen Platte 52 symmetrisch ausgebildeter öffnungen 51 symmetrisch
angeordnet sind. Jede dieser Lampen 50 kann durch einen Laser oder durch irgendeine andere
Leuchte aus einer Vielzahl von praktisch verwendbaren Lichtquellen ersetzt werden. Mehrere Laser 50a, wie
sie F i g. 2 zeigt, können die in gleicher Auswahl vorhandenen Wolframlampen 50 ersetzen, jede Lampe 50
oder jeder Laser 50a ist so angeordnet, daß er mit der optischen Achse einen kleinen Winkel bildet, der vorzugsweise
nicht größer als etwa 5° ist, damit das Licht nicht senkrecht auf die Platte 52 fällt und gleichzeitig
die Lampen oder Laser bezüglich der öffnungen in die gewünschte Lage gebracht werden können. Die öffnungen
51 und Lampen 50 sind so aufeinander ausgerichtet, daß von jeder Lampe eine maximale Menge an
Licht in einen Kondensor 53, 54 mit zwei Linsen 53 und 54 eintritt und in der Brennebene 55 einer Projektionslinse 56 gesammelt wird. Im Ergebnis werden daher die
kleinen Lichtpunkte in der Platte 52 als kleine Lichtpunkte in die Brennebene 55 abgebildet, und zwar mit
derselben Konfiguration, wie sie die öffnungen 51 in der Platte 52 haben. Jede öffnung 51 liegt von der optischen
Achse des Systems um einen Winkelbetrag entfernt, der kleiner sein muß als der halbe öffnungswinkel
der Projektionslinse 56. Wenn ein Beugungsgitter in einer Ebene 57 in den im wesentlichen parallelen Strahlengang
zwischen den Linsen 53 und 54 gebracht würde, würde jeder Lichtpunkt in der Brennebene 55 dem
Beugungsbild nullter Ordnung der zugehörigen Lichtquelle entsprechen. Jedes Büd nullter Ordnung wäre
auf zwei verschiedenen Seiten durch Beugungsbilder erster, zweiter, dritter und höherer Ordnung flankiert,
die durch die Beugung des Lichtes am Gitter hervorgerufen würden. Das ungebeugte Licht nullter Ordnung
würde von der Projektionslinse 56 gesammelt und dazu benutzt, in einer Bildauffangebene 58 ein Bild zu entwerfen,
das demjenigen des Gitters entspricht. Wenn ein solches Gitter wie hier aus einem Diapositiv
(schwarz/weiß, farbig, negativ oder positiv) 59 besteht,
ändern sich die Positionen der vier Lichtpunkte nullter Ordnung in der Brennebene 55 nicht, jedoch ändern
sich die Intensität und die Ortsfrequenz der Verteilung des gebeugten, die nullte Ordnung umgebenden Lichtes.
Das Diapositiv 59 entspricht einer Vielzahl von sinusförmigen Gittern mit bestimmten Ortsfrequenzen,
Phasen und Richtungen. Wenn vier Lichtquellen vorgesehen sind, entstehen vier im wesentlichen gleiche
räumliche Spektren, von denen jedes von den anderen eine Entfernung hat, die den Abständen der nullten
Ordnung entsprechen, wie dies die Scheibe 55' in F i g. 1 in Ansicht zeigt Falls weißes Licht an Stelle von
monochromatischem Licht benutzt wird und falls außerdem eine Lichtquelle mit einem Winkeldurchmesser
benutzt wird, der nur etwas größer ist als derjenige eines mathematischen Punktes, ist jedes der räumlichen
Spektren etwas unscharf und flau. Abgesehen von der Unscharfe enthält aber jedes der vier räumlichen Spektren
die niederfrequente, mittelfrequente und hochfrequente
Information, die in dem Bild des Diapositivs 59 steckt. Die niederfrequente Information liegt in der
Nähe des Lichtfleckes nullter Ordnung, die mittelfrequente Information liegt ein Stück entfernt und die
hochfrequente Information liegt noch ein größeres Stück von der Lage der nullten Ordnung entfernt.
Wenn Informationen mit extrem hoher Ortsfrequenz vorhanden sind, überlappen sich die Spektren der hochfrequenten
Information einerseits und der mittel- und niederfrequenten andererseits ein wenig. Eine solche
Überlappung ist jedoch für die Arl des räumlichen FiI-terns nicht schädlich, die allgemein in normalen fotografischen
Anwendungsfällen erwünscht ist. auf die sich die Erfindung bezieht.
Die Projcktionslinse 56 benutzt das ungebeugte Licht nullter Ordnung dazu, eine gleichmäßige Beleuchtung
in der Bildauffangebene 58 (Fig. 1) hervorzurufen, in der ein Schirm oder ein lichtempfindliches Material,
beispielsweise fotografischer Film, Papier oder eine Platte, angeordnet sein kann. Das ein räumliches
Spektrum hervorrufende gebeugte Licht wird dazu benutzt, in derselben Ebene ein Bild zu erzeugen, das die
feinen, mittleren und groben Bild-Einzelheiten des Diapositivs 59 enthält. Da alle das Bild des Diapositivs betreffende
maßgebliche Information in der Brennebene 55 passend ausgebreitet wird, ist es möglich, in diese
Ebene 55 ein Raumfilter 60 zu bringen, das in ausgewählten Bereichen des Spektrums Licht absorbiert
oder reflektiert und dadurch den Kontrast und die augenscheinliche Schärfe der Bilddetails in der Bildauffangebene 58 auf eine von vielen vorteilhaften Weisen
ändert. Vorzugsweise sollte das verwendete Raumfilter für gewöhnlich keine Phasenänderungen hervorrufen.
Wenn aber irgendeine Phasenänderung erwünscht ist, kann sie durch den Gebrauch eines Spezialfilters
hervorgerufen werden.
Das Raumfilter 60 weist eine erste Platte 61 aus optisch flachem Glas mit vier kleinen Bereichen 62 auf, in
denen sie mit einer dünnen Schicht aus lichtabsorbierendem oder lichtreflektierendem Material bedeckt ist.
An die beschichtete Seite der Platte 61 ist ein Deckglas 63 gekittet, um unerwünschte Phasenverschiebungen
des Lichts zu vermeiden. Die Intensitätsdurchlässigkeit in den beschichteten Bereichen 62 des Raumfilters 60
kann jeden gewünschten Wert haben und sollte danach bestimmt werden, welcher Filterungsgrad erwünscht
ist. Eine itilensiiäisdurchlässigkeit von 50% beispielsweise
ist in vielen Anwendungsfällen geeignet. Wenn ein solches Filter nun in die Brennebene 55 so eingesetzt
wird, daß die das Licht dämpfenden Bereiche im Strahlengang der nullten Ordnungen und auch des gebeugten,
die niederfrequente Information tragenden Lichts liegen, wird die ursprüngliche Intensität des auf
diese Bereiche entfallenden Lichts um etwa 50% verringert. Die Folge hiervon ist eine Zunahme des Kontrastes
der mittleren und feinen Details des Biides in der Bildaiiffangebene 58 um etwa 25%. Eine Darstellung
dieses Effekts zeigt das zum Raumfilter 60 gehörende Diagramm 64 in Fig. 3A. das die Funktion M
= MT (F) darstellt, wobei die gestrichelte Kurve der Zustand ohne Filter zeigt. Mit »MT« und »F« ist das
Verhältnis der Modulation in dem in der Bildauffangebene entworfenen Bild zur Modulation im Bild de«
Diapositivs bzw. die Ortsfrequenz gemeint, wobei die Modulation der Quotient aus dem Amplitudenkoeffizienten
der ortsabhängigen Leuchtdichte und dem Mittelwert der Leuchtdichte oder deren Konstantwert ist
MT = MT (F) ist demnach die Modulationsübertra gungsfunktion. weiche ein Maß für die Genauigkeit ist
mit der die Linsen und das Diapositiv die räumliche Amplitude durch das System tragen.
Ein abgewandeltes Raumfilter 60a ähnelt dem Filtei 60 abgesehen von dem Umstand, daß die lichtdämpfen
den Bereiche 65 einen größeren Durchmesser haben Die Wirkung eines solchen Filters, das in das optisch«
System eingebracht wird, besteht darin, den Kontras
feiner Details des Bildes in der Bildauffangebene 58 zi
509 522/26C
erhöhen, wobei nur eine kleine Zunahme des Kontrastes
der mittleren Details und überhaupt keine Änderung im Kontrast der gröberen Details erfolgt. Das
zum Filter 60a gehörende Diagramm 66 stellt gleichfalls die Funktion MT = MT (F) dar. Die gestrichelte
Kurve gilt, wenn das Filter 60a fehlt. Ein drittes Raumfilter 60i>
ist mit lichtdämpfenden Ringbereichen 67 versehen, die es dem Licht nullter Ordnung ermöglichen,
ohne Verringerung der Intensität durchgelassen zu werden, die aber die Intensität desjenigen Teils des
gebeugten Lichtes vermindern, das die niederfrequente Information und etwas von der mittelfrequenten Information
trägt. Das auf die Bildauffangebene 58 projizierte Bild zeigt dann eine Verminderung des Kontrastes
der groben und mittleren Details, aber keine Veränderung des Kontrastes der feinen Einzelheiten. Die
zum Filter 60b gehörende Funktion MT = MT (F) ist im Diagramm 68 dargestellt. Wiederum zeigt der gestrichelte
Kurvenabschnitt den Funktionsverlauf bei fehlendem Filter.
Die Wolframlampen 50 brauchen nicht, wie in F i g. 1 dargestellt, dicht an der Platte 52 angeordnet zu sein,
deren öffnungen 51 die winkelmäßige Größe der Lichtquellen bestimmen. Statt dessen können die
Leuchten auch weiter von der Platte zurückgesetzt und die Wolframfäden mit Hilfe von Kondensorlinsen auf
ihre zugeordneten öffnungen abgebildet werden. Es können natürlich auch hilfsweise Linsensysteme, Prismen
und/oder Spiegel verwendet werden, um in der Anordnung der Leuchten ungebundener zu sein, wie
dies die F i g. 2 und 5 als Varianten der ersten und dritten Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bzw. 4 zeigen.
Aus F i g. 3 ist eine zweite Ausführungsform ersichtlich, die erfindungsgemäß mehrere punktförmige Lichtquellen
aufweist, wobei die primär lichtaussendenden Leuchten 80 in gewisser Entfernung zu einer rückwärtigen
Linse 81 eines Kondensors 83 angeordnet sind, zu dem auch eine vordere Linse 82 gehört. Die Leuchten
80 können in irgendeiner allgemeinen symmetrischen
Konfiguration angeordnet sein, wobei sich vor jeder Leuchte 80 das hintere Ende einer lichtleitenden Glasfaser
84 befindet. Die Glasfasern 84 können einen solchen Durchmesser haben, daß ihre vorderen Enden gebündelt
in einer der rückwärtigen Linse 81 des Kondensors 83 benachbarten Ebene liegen, so daß die im
wesentlichen koplanaren Stirnflächen der Glasfasern 84 als sekundäre Lichtquellen wirken, deren Licht dem
von öffnungen in einer Platte ausgehenden Licht (F i g. 1) entspricht. Die Leuchten 80 und die Glasfasern
84 bilden also zusammen eine Vielzahl von unabhängigen Lichtquellen. Der Gebrauch solcher lichtleitenden
Fasern erlaubt es, beispielsweise 30 Lichtquellen zu benutzen, um eine entsprechende Anzahl von räumlichen
Spektren in einer der Brennebene 55 (F i g. 1) entsprechenden Ebene zu erzeugen, wenn ein Diapositiv 85
zwischen den Linsen 81 und 82 des Kondensors 83 angeordnet ist, wie dies im Hinblick auf die F i g. 1 erläutert
wurde.
Die dritte Ausführungsform gemäß F i g. 1 mit ihrer Variante gemäß Fig. 5 sieht Zirkoniumdampf-Bogenlampen
90 als Leuchten an Stelle der Wolframlampen vor, die in der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1
verwendet wurden. Jede der Bogenlampen 90 kann bezüglich einer öffnung von mehreren Öffnungen 92 in
einer lichtundurchliässigen Platte 91 angeordnet sein, so
daß das von den öffnungen 92 ausgehende Licht auf einen fotografischen Film 93 auftriffl, der sich zwischen
den Linsen eines Kondensors 94 befindet, von dem nur die Linse 95 dargestellt ist. Der restliche Teil des optischen
Systems kann wie derjenige der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1 sein. Die in F i g. 5 dargestellte
Variante sieht vor, daß die Bogenlampen 90 in größerer Entfernung zur Platte 91 angeordnet sind und
jeder eine Kondensorlinse 96 zugeordnet ist, die das von den Bogenlampen 90 ausgehende Licht auf die zugehörige
öffnung 92 in der Platte 91 bündelt.
Die im Hinblick auf die verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und dargestellten Raumfilter
können auf für den Fachmann bekannte Art und Weise hergestellt werden. Beispielsweise können die Filter fotografisch
aus aus optisch flachen Gläsern hergestellten, feinkörnigen, fotografischen Platten erzeugt werden.
Andererseits besteht die Möglichkeit, graues Pigment oder Farbstoff auf geeignete Bereiche einer dünnen,
auf ein flaches Glas aufgetragenen Gelatineschicht zu bringen. Weiterhin kann auf passende Bereiche
einer Glasplatte eine dünne Schicht aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall aufgedampft
werden. Bei all diesen Herstellungsverfahren wird vorzugsweise auf die das Filter tragende Oberfläche der
Glasplatte ein Deckglas gekittet, damit unerwünschte Phasenverschiebungen vermieden werden, die sonst in
dem durchlässigen Licht als Folge der verschiedenen optischen Dicke in den das Filter bildenden verschiedenen
beschichteten und unbeschichteten Bereichen auftreten würden. Das verwendete Glas muß »optisch
flach« sein, d. h. sich als Glasprüfmaß eignen, und eine optische Qualität haben, wie sie normalerweise für Linsen
hoher Qualität erforderlich ist. Die Techniken zum Erzeugen erwünschter Phasenverschiebungen in gewissen
Bereichen des Raumfilters sind allgemein bekannt und können angewendet werden, wenn dies für erforderlich
gehalten wird. Bei Versuchen mit Raumfilter enthaltenden optischen Systemen gemäß den F i g. 1
bis 5 hat sich gezeigt, daß die normalerweise mit dem herkömmlichen Gebrauch von nur einer punktförmigen
Lichtquelle beim räumlichen Filtern verbundenen Schönheitsfehler des Bildes beträchtlich vermindert
sind. Die Auswirkungen von Staub oder anderen Fremdkörpern auf optischen Elementen. Fehlern in der
Trägerschicht von Filmen, Blasen in Linsen, Interferenzstreifen
um fotografische körnige Strukturen, Hofbildungen an Rändern und anderen verwandten Problemen
können innerhalb durchaus annehmbarer Grenzen gehalten werden, wenn erfindungsgemäß ein System
mit mehreren Lichtquellen verwendet wird, wie es dargestellt und beschrieben wurde. Der Gebrauch einer
sehr breiten Lichtquelle, die man als diffuse Lichtquelle bezeichnen könnte, würde natürlich eine weitere Verminderung
dieser Schönheitsfehler bringen. Eine solche Lichtquelle gibt aber von Natur aus bei feinen Einzelheiten
nur geringen Kontrast und würde ein räu.nliches Filtern, wie es hier angewendet wird, nicht ermöglichen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Projektionseinrichtung zur Bildwiedergabe mit Hilfe einer punktförmigen Lichtquelle, vorzugsweise
eines Lasers, mit einem Kondensor zur optimalen Ausleuchtung eines Diapositivs, einem Objektiv zur
Abbildung des Beugungsbildes in der Fouriertransformationsebene, mit einem Raumfilter in dieser
Ebene und mit einem zweiten Objektiv zur Abbildung des Bildes auf einen Schirm, dadurch gekennzeichnet,
daß an Stelle einer einzigen punktförmigen Lichtquelle mehrere punktförmige Lichtquellen (50, 51, 52; 80, 84; 90, 91, 92) symmetrisch
zur optischen Achse des Systems angeordnet sind und das Raumfilter (60, 81, 93) entsprechend
der Anzahl der Lichtquellenbilder nullter Ordnung ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die punktförmigen Lichtquellen durch eine lichtundurchlässige Platte (52,91) mit einer entsprechenden
Zahl von Löchern (51, 92) und durch wenigstens eine auf der dem Diapositiv (59) abgewandten
Seite der Platte angeordnete Leuchte (50; 50a; 90) gebildet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Loch (51) in der Platte (52) eine
Leuchte (50) mit Wolframfaden zugeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Loch (82) in der Platte (91) eine
Zirkoniumdampflampe (90) als Leuchte zugeordnet ist, die wenigstens teilweise kohärentes Licht aussendet.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leuchte (90) unter
je einem bestimmten kleinen Winkel gegen die optische Achse geneigt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht jeder Leuchte
im wesentlichen kohärent ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daE die punktförmigen Lichtquellen durch
Leuchten (80) und durch eine entsprechende Zahl von zusammenlaufenden Lichtleitungen (84) gebildet
sind, an deren einen Enden die Leuchten und an deren anderen, gebündelten Enden der Kondensor
(83) angeordnet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem lichtabsorbierenden Medium für die Dunkelfeldbeleuchtung,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der Lichtquellen (50) entsprechende Anzahl von zugeordneten Bereichen (62; 65; 67) des
Mediums vorgesehen ist.
Praxis lassen sich die Klarheit, das Auflösungsvermö-Praxis
lassen Einzelheiten in einem op-
g:en "Λΐ daÄändern. daß man die Amplitude
, ö . jil ...„„„„loten Lichtes in einer Vielzahl
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US4387070 | 1970-06-05 |
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Also Published As
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CH541155A (fr) | 1973-08-31 |
GB1355066A (en) | 1974-06-05 |
BE768164A (fr) | 1971-11-03 |
CA952357A (en) | 1974-08-06 |
FR2095885A5 (de) | 1972-02-11 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |