DE2127380B2 - Projektionseinrichtung - Google Patents

Projektionseinrichtung

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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/46Systems 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)

Patentansprüche:
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-
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