DE2240966A1

DE2240966A1 - Zusammengesetzte linsenanordnung fuer ein optisches informations-uebermittlungssystem

Info

Publication number: DE2240966A1
Application number: DE2240966A
Authority: DE
Inventors: Jun Harry D Forster
Original assignee: HOLOGRAPH CORP
Current assignee: HOLOGRAPH CORP
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1972-08-21
Publication date: 1973-02-22
Also published as: US3744882A

Description

21, August 1972 Patentanwälte

Patentanwälte

Dip!. Ing. C. Wallach ^{13 8?1 Fk/r}

DIpI. Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach

S München 2 ο ο / η Q c c

Kauflngerstr. 8, Tel. 24 02 75 Z Z 4 U 3 O O

Holograph Corporation, Watertown, Mass./USA

Zusammengesetzte Linsenanordnung für ein optisches Informations-Übermittlungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammengesetzte Linsenanordnung für ein optisches Infonnations-Übermittlungssystem, das direkt betrachtbare reelle Bilder liefert·

Ein Merkmal eines derartigen optischen Informations-Übermittlungssystems besteht darin, daß das Spektrum, über das das Bild sichtbar ist, steuerbar ist· Das heißt, daß durch Einstellung des Betrachtungskegels die Information selektiv lediglich einer gewünschten Gruppe von Betrachtern dargeboten werden kann, wobei alle anderen Betrachter ausgeschlossen sind. Die information kann auf diese Weise lediglich auf die Fahrer auf der rechten Fahrspur einer Autobahn projiziert werden. Weiterhin können durch Projektion unterschiedlicher Hitteilungen in jedem der verschiedenen Betrachtungskegel mehrfache Mitteilungen von ei« ner einzigen Quelle projiziert werden· Ein derartiges Informations-tibermittlungesyetem weist weiterhin vorteilhafte Möglichkeiten für Werbeanzeigen auf.

Einige der Vorteile eines derartigen optischen Informatione-überm!ttlungssystems sind folgendet

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a) Dae System Kann selektiv Informationen Betrachtern darbieten, und zwar entsprechend ihrer Bedürfnisse und ihrer Position, wodurch die Darbietung von einzigartigen Informationen an verschiedene Fahrepuren einer Autobahn oder an getrennte Plätzn einer Zuhörerschaft ermöglicht wird.

b) Die Information kann wirksam im Raum als ein Luftbild aufgehängt werden, ohne daB die Notwendigkeit für ein körperliches Hindernis, wie z. B. einen Bildschirm, besteht»

c) Das System ermöglicht die Steuerung der Projektion*- entfemungen und der Betrachtungswinkel, so daß sich die Bilder mit dem Betrachter zu bewegen scheinen, um die optische Wirksamkeit zu erhöhen.

d) Das System ist in geringerem Ausmaß sinnlosen Zerstörungen auegesetzt, well die Bilder nicht auf einer körperlichen Hasse gebildet werden, die beschädigt oder zerstört werden kann·

Eine Anordnung für die optische Quelle eines optischen Informations-Ubermittlungssyetems schließt eine Fresnellinse ein* Derartige Linsen umfassen typischerweise vorstehende kreisförmige Ringe» die in Stufen oder konzentrisehen kreisförmigen Bereichen eingeschliffen sind· Die Krümmungsmittelpunkte der verschiedenen Ringe treten fortschreitend von der Mittelachse zurück, um dlo sphärische Aberration zu verringern. Bei der Entwicklung derartiger Linsen schließen die wesentlichen Variablen den Radius der Mitte jeder Stufe, den Brechungsindex des für die Linse verwendeten Materials gegenüber der Luft, die Brennweite von der Rückseite der Linse bis zur Ebene des Bildes für

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•inen Gegenstand im Unendlichen, die Dicke der Linse und die Breite jeder Stufe ein. Der Vorteil bei der Verwendung derartiger Linsen besteht darin, daß Systeme mit großer öffnung mit niedrigen Kosten aufgebaut werden können· Die Herstellung dieser Fresnel-Linsen kann in einer müßig ausgerüsteten Maschinenwerkstatt aus einer Vielzahl von Materialien unter Einschluß von Kunststoffmaterialien durchgeführt werden.

Bei der Herstellung der direkt betrachteten rellen Bilder des vorstehend beschriebenen optischen Informationsübertragungssystems hat es sich herausgestellt, daß sich eine Verzerrung im Bereich des Mittelpunktes der Fresnel-Linse ergab· Die Verzerrung schien weiterhin veitgehend unabhängig von der Linsengröße zu sein, so daß die Verwendung einer Fresnel-Linsen>nordnung keine zu große unerwünschte Verzerrung einzuführen schien, wenn eine zur Straßenbeschilderung brauchbare Linsengröße benötigt wurde (beispielsweise 18,6 bis 46,5 m )· Die Verzerrung erwies sich jedoch bei Werbeanzeigen mit einer Fläche von beispielsweise einigen halben bis ein Quadratmetern als unannehmbar, bei denen die Verzerrung einen nicht unbedeutenden Teil der gesamten Darstellungefläche (angenähert 26 cm ) einnahm«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Linsenanordnung für ein direkt betrachtbares reelles Abbildungssystem zu schaffen, bei dem die Verzerrung niedrig gehalten wird· Dabei sollen erhebliche Bildgrößen und Betrachtungswinkel beibehalten werden, und der Raumbedarf der verwendeten Linse soll klein gehalten werden·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Linsenanordnung eine zusammengesetzte Linse mit

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•raten und zweiten konzentrischen Absohnitten umfaßt. Der äußere Abschnitt schließt eine Linse yon der Fresnel-Art mit einer diskontinuierlich abfallenden gestuften Oberfl*·. chenform ein, während der Innere Abschnitt eine Linse mit kontinuierlich abfallender Form einschließt. Beide Formen und Abschnitte weisen vergleichbare Brennweiten und Dicken auf, wobei die Fresnel-Anordnung die kontinuierlich abfallende Anordnung umgibt.

Bei einem bevorzugten Ausf Uhrungebeispiel der Erfindung weist die kontinuierlich abfallende Linse einen sphärischen plankonvexen Aufbau auf·

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unterarieprtichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert·

In der Zeichnung zeigent

Flg. 1 eine Draufsicht auf eine AusfUhrungeform der Linsenanordnung{

Fig· 2 eine Querschnittsansicht der Linse nach Fig. 1|

Fig. 3 eine schematisohe Darstellung einer Aueführungeform einer Vorrichtung unter Verwendung der Freenel-Llnsenanordnung nach den Figuren 1 und 2ι

Fig. k a bis k c einen Aufriß, eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht eines weiteren bevorzugten

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Ausführungsbeispiels, wobei Teile das Gehäuses des Ausführungabeispiels in den Figuren 4 a und k b entfernt wurden, um das Innere des Gehäuses zu zeigen;

Fig. 4 d eine vergrößerte Ansicht eines Tails ά®τ verschiebbaren Kupplungsanordnung nach Fig«, h ej

Fig. 5 einen geschnittenen Aufriß eines weiteren bevorzugten Ausführungebeispiels 5

FIg» 5 a eine vereinfachte Draufsicht des Aiasflltoungsbeispiels nach Fig. 5»

Fig. 6 und 7 perspektivische Ansichten weiterer bevorzugter Auaführungsbeisplele.

Die in den Zeichnungen dargestellte verbesserte Linsen* anordnung iat insbesondere für optische Informatione-Ühermittlungssysteme brauchbar, die direkt betrachtbare reelle Bilder liefern. Die Linse 10 1st in rechteckiger Form dargestellt, obwohl diese besondere Form nicht kritisch ist· Ein Ausführungsbeispiel des Systems verwendet eine rechteokige Linse, weil das Gehäuse für das System eine entsprechende Form aufwies. Die koaxiale Linse 10 wies hierbei eine Länge von ungefähr 0,9m und eine Breite von ungefähr 0,76 m auf, so daß sich eine gesamte Betrachtungefläche von

2 ungefähr 0,7 m ergab.

Die verbesserte Linsenanordnung 10 nach Fig· I und 2 schließt einen Fresnel-Linsenabschnitt A ein. Die diskontinuierlich abfallenden gestuften Ringe eines derartigen

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Abschnitte· aind durch die Bezugsziffern 11, 12, 13 uiw, bezeichnet und können auf eine geeignete Breite bearbeitet werden, die sich bis zu einigen Hundertstel Breite hinunter, erstreckt. Diese Bearbeitung kann in einer mäßig ausgerüsteten Maschinenwerketatt aus einem Plastikmaterial wie m» B. Lucit (Plexiglas) unter Anwendung eines im Handel erhKltliehen Schneidöle als SchneidflUssigkeit vor dem Sehneidwerkzeug erfolgen. Bei Verwendung in dem vorstehend beschriebenen optischen Inforoiations-Übermittlungssystem ist die glatte Seite des Fresnel-Abschnittes A* auf die Informationsquelle gerichtet, während die gestufte Stirnfläche A" in Richtung auf den Betrachter gerichtet ist.

Bs wurde festgestellt, daß das durch diese Presnel-

ygesehene BiIa

Linse⁷bei einer Bewegung parallel zu dieser Linse in merkbarer Weise verzerrt wird, und zwar insbesondere in der Nähe des Mittelpunktes der Linse, d. h. an der optischen

Achse der Konstruktion. Es wurde weiterhin festgestellt,

daO diese Verzerrung einen Bereich von einigen 25 on einnahm und eine Vorschmierung des sich ergebenden Bildes an dieser Achse bewirkte. Während die Verzerrung dieser Art bei Konstruktionen mit großer öffnung, bei denen die Verzerrung lediglich einen Teil der gesamten Darstellung einnimmt, tragbar sein kann, würde diese Verzerrung in Öffnungeanordnungen in der Größenordnung von einigen Quadratmetern oder weniger sehr unangenehm sein. Derartige große

Anordnungen sind typisch für direkt betrachtete Straßen-

2 beschilderungssysteme, bei denen Flächen von 50 m und mehr normalerweise auftreten, um die Informationsdarstellungen in Entfernungen von einigen 100 m sichtbar zu maohen· Die kleineren Konstruktionen treten beispielsweise in Warenhäusern bei Werbeanzeigen auf, bei denen wesentlich kiel-

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nere Sichtentfernungen erwünscht sind. Obwohl Bilder im allgemeinen vorverzerrt werden können, um derartige durch die Linse eingeführte Verzerrungen zu kompensieren, ist , ■ diese Vorverzerrung bei Darstellungeanwendungen, bei denen die dem Betrachter dargebotene Information von seiner Lage und Position gegenüber der Darstellung abhängt und bei denen der Grad der Verzerrung von dem Betrachtungswinkel abhängt, nicht sehr wirksam· Bei derartigen Anwendungen könnte die entlang der optischen Achse einer Fresnel-Llnse auftretende Verzerrung die Brauchbarkeit des direkt betrachteten reellen BiIdeysterne beschränken und könnte ein Faktor sein, der die Anwendung derartiger Systeme ausschließt.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der verbesserten Linse 10 schließt jedoch einen Linsenabschnitt B ein, der ,eine kontinuierlich abfallende Oberfläche in der Nähe der optischen Achse des Fresnel-Abechnittes A aufweist und keine gleichförmige diskontinuierlich abfallende Freanel-Anordnung über die gesamte Linse aufweist. Ein derartiger Linsenabschnitt B kann eine plankonvexe oder plankonkave Form aufweisen und kann sphärisch oder nichtsphärisch sein. Dieser zweite Linsenabschnitt B ist so ausgewählt, daß er eine mit dem Fresnel-Abschnitt vergleichbare Brennweite und Dicke aufweist und könnte durch einen getrennten Bearbeitungsechritt während der Herstellung der sich ergebenden zusammengesetzten Linse hergestellt werden. Alternativ kann die Linse insgesamt als Fresnel-Anordnung geformt werden, wobei der mittlere Teil später entfernt wird,und eine sphärische plankonvexe Linse 100 könnte beispielsweise mit vergleichbarer Brennweite und Dicke an dieser Stelle eingesetzt werden. Bs ist verständlich, daß die Befestigung der mittleren Linse an der'Fresnel-Anordnung in dieser letzteren Form so erfolgen

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würde, daß «in im wesentlichen gleicher Brechungeindex bei allen verwendeten Teilen gesichert ist.

Bei dem Aueführungsbeispiel, das die rechteckige Free-

nel-Platte mit etwa 0,7 m Fläche verwendet, hat es sich herausgestellt, daß die Einfügung einer sphärischen plan-

2 konvexen Linse mit einer Fläche von etwa 20 oder 25 cm im wesentlichen die Verzerrung des direkt betrachteten reellen Bildes verringerte. Der Ersatz des mittleren Teils einer wesentlich größeren Fresnel-Anordnung durch eine derartige Linse würde in gleicher Weise die Verzerrung eines Bildee an der optischen Achse verringern, obwohl die Erkennbarkeit dieser verringerten Verzerrung weniger ausgeprägt sein würde· Somit können in den beschriebenen Anwendungsbeispielen Linsensysteme verwendet werden, die Fresnel-Anordnungen verwenden, um den Raumbedarf und die Kosten niedrig zu halten, während plan-konvexe oder plan-konkave Formen in zusammengesetzten Anordnungen verwendet werden können, um die Bildverzerrung zu verringern.

Wie es verständlich ist, hängen verschiedene Merkmale von der Auswahl der speziellen Art des kontinuierlich abfallenden Linsenabschnittes B ab. Eine sphärische Linsenkonetruktion ist einfacher herzustellen, während eine nichtsphärische Konstruktion bessere Abbildungequalitäten für definierte konjugierte Punkte ergibt. In gleicher Weise ergibt die plan-konkave Linse eine Konstruktion mit negativer Brennweite, wodurch eine Vergrößerung des Tiefenbereiche ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Raumbedarfs ermöglicht wird, was bei Anwendungen in Tunneleinsätzen und Wandbefestigungen zweckmäßig ist. Die plan-konvexe Linse erweist sich andererseits bei der Straßenbeschilderung und

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bei Werbeanzeigen-Anwendungen aehr brauchbar!, bei
die positive Brennweite ausgeraiitst wird₉ tarn sisa
Richtung auf den Betrachter zu projizieren,
von der ausgewählten Art der
Linse dürfte, die Verringerung der
in einfacher Wöise erkennbar seinο

Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes
das eine FreaneI-Linse 21 mit ©i»esra Aufbau usafaßt ₀ d®s· im
wesentlichen dem Aufbau nach den Figuren 1 und 2 ©satapricot β Bine Lichtquelle 22 ist -rechts -won dar Fr©snal«Lisas© 21 angeordnet. Ein durch s ich tig© a ©d©r Glasbild. 23. ist swis©to©si der Freanel-Llnse und der Lichtquelle amg@©3rdiii®t₉ und ©ine Diffusor-Platt® ist arischen dem Glasbild 23 νιηά d©^ LieSitquelle angeordnet,, Die Diffnisor-Platt© 2k ist ."worsugswaie© ein durchscheinendes Element wie ^₀ Bo ©in Rauchglas ®d®r
eine weiße Plastikplatte. Im Awsfüteungsbeispi©! 20 stach
Fig. 3 befindet sich der Betrachter auf der llnkmu Seit®
der Fresnel-Linsa 21. Das von dem Betrachter geseiaazn©
Bild ist durch den Pfeil 25 bezeichne^ und ©s wird ao
gesehen, als ob es vor (d. *h» links von) der Öffnustgs«·
linse 21 angeordnet ist. Die geeignete Anordnung der Fresnel -Öffnungslinse 21 gegenüber dem Glasbild od<ar ©inem anderen Bild 23-kann einstellbar gemacht werden, so daß das
von dem Betrachter gesehene Bild hinter (d<> ha rechts von) der Öffhungslinse 21 erscheint» ,Die Verwendung ©im©r Fr©snel-Linse auf diese Weise wird verbessert, wenn di© Gogenstandsentfernung (d. h. die Entfernung von d®r Linse 21
zu dem durchsichtigen Gegenstand oder Bild 23) vergrößert
wird, so daß aie in einem Bereich d®r anderthalb .bis dreifachen Gegenstandsexitfarnung liegt, di© für Fr®aiffl©l«Lins©n verwendet wird, wenn diese in der beabsiehtigtesa Weis® betrieben werden* Alternativ kaan di® Fresnel-Lias© a® ©nt-

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worfen werden, daß die Übliche Gegenstandsentfernung für übliche Fresnel-Linsen verwendet wird, daß jedoch der Um* riß der verwendeten Fresnel-Linse so geändert wird, daß die gleiche optische Wirkung erzielt wird, als ob die Gegenstandsentfernung zwischen einer Üblichen Fresnel-Linse und dem Gegenstand anderthalb bis dreimal so groß ist, als die, die normalerweise bei Üblichen Fresnel-Linsen verwendet würde.

Die Figuren ha. bis kc zeigen eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiele, das das grundlegende Konzept des AusfUhrungsbeispiels nach Fig. 3 verwendet, wobei Teile des Gehäuses entfernt dargestellt sind, um so das Innere des Gehäuses zu zeigen. Das Ausführungsbeispiel 30 besteht aus ersten und zweiten Gehäuseteilen 31 und 32, die teleskopartig Ineinandergeschoben sind. Der Gehäuseteil 31 besteht aus einer oberen Wand 31a und zwei Seitenwänden 31b und 31c. Das linke Ende des Gehäuseteils 30 ist mit einer rechteckigen Maske 33 versehen, die als Rahmen für eine Fresnel-Linse 3^ dient. Das rechte Ende des Gehäuseteils 31 (in den Fig* Ua und Ub) ist offen und kann teleskopartig das linke Ende des Gehäuseteile 32 aufnehmen, der aus der oberen Wand 32a, ersten und zweiten Seitenwänden 32b und 32c und einer Bodenwand 32d besteht. Eine Rückwand 32e schließt das hintere Ende des Gehäuseteils 32 ab, während ein rechteckiger Rahmenteil 32f verwendet wird, um die Stabilität des Gehäuseteils 32 zu vergrößern. Der Gehäuseteil 31 ist mit Haltearmen 35 und 36 versehen, die an seiner Bodenwand 31g befestigt sind. Jeder der Haltearme ist mit freilaufenden Rollen versehen (von denen lediglich eine in Fig. kd gezeigt ist), die mit Abstand entlang der beiden Haltearme 35 und 36 angeordnet sind. Die Unterseite des Gehäuseteile 32 ist

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mit zwei Haltearmen 38 und 39 versehen. Ein kanalförmiges Teil 40 bzwc 41 (β. insbesondere Fig. 4c) isb an jedem der Haltearme 38 bzw. 39 so befestigt, daß die freilaufenden Rollen in der dargestellten Weise umgeben werden. Die zusammenwirkenden freilaufenden Rollen 37 und die kanalförmigen Teile 40 und 41 ermöglichen es, daß der Gehäuseteil 32 tiefer in den Gehäuseteil 31 eingeschoben oder alternativ aus dem Gehäuseteil 31 herausgezogen werden kann, um den Abstand zwischen dem Glasbild oder Bild oder Fresnel-Linse in einer noch näher zu erläuternden Weise einzustellen.

Der Gehäuseteil 31 ist mit zwei UmhüXliangisanordnungen 43 und 44 versehen, die jeweils in irgendeiner geeigneten Weise an dem Gehäuseteil 31 befestigt sind» Die Umhüllungsanordnungen werden zur ,Halterung von Lichtquellen 45 bzw.

46 verwendet, wie es am besten aus den Figuren 4a und 4b zu erkennen ist. Das rechte Ende jedes der Umhüllungsanordnungen 43 und 44 ist mit einem durchsichtigen Giasbild

47 und 48 versehen, durch d&S die Lichtstrahlen hindurchlaufen können* Wie es aus einer Betrachtung der Figuren 4a und 4b am besten zu erkennen ist, sind die durch die strichpunktierten Linien 49 und 50 dargestellten Längsachsen der Umhüllungsanordnungen diagonal gegenüber einer horizontalen Ebene (d. h. der Ebene nach Fig. 4a) ausgerichtet, und sie sind ebenso diagonal gegenüber einer vertikalen Ebene (der Ebene nach Fig. 4b) ausgerichtet.

Der Gehäuseteil 32 ist mit zwei reflektierenden Oberflächen versehen, die beispielsweise Spiegel 51 und 52 sein können„ die in gleicher Weise diagonal gegenüber einer horizontalen Ebene (der Ebene nach Fig. 4a) und diagonal gegenüber der vertikalen Ebene (der Ebene nach Fig. 4b)

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ausgerichtet eind. Die von de in durchsichtigen Glasbild 48 ausgehenden Strahlen treffen auf den Spiegel 51 auf, während die von den» durchsichtigen Bild J»9 ausgehenden Strahlen auf den Spiegel 52 auftreffen. Die reflektierten Strahlen werden nach links (in den Fig. 4a und 4b) gerichtet, so daß sie durch die Fresnel-Linse 34 hindurchlaufen. Durch Einstellung des hinteren Gehäuseteils 32 gegenüber dem vorderen Gehäuseteil 31 kann der Abstand zwischen den durchsichtigen Bildern und der Fresnel-Linse 34 eingestellt werden. In dem AusfUhrungebeispiel nach den Fig. 4a bis 4d ermöglicht diese Einstellbarkeit die Formung von Bildern, die im Raum in einem Bereich liegen, der zwischen einem Punkt mit einer Entfernung von 2,44 m links von der Fresnel-Linse 34 und einem zweiten Punkt, ausgerichtet ist, der O,61 m links von der Fresnel-Linse 34 liegt. Die Position des Betrachters bestimmt das Bild, das gesehen wird.

Somit ist die Lage oder Position des Betrachters relativ zur Betrachtungsvorrichtung bestimmend für das gesehene Bild. In dem.in den Figuren 4a bis 4d dargestellten Ausflihrungsbeispiel sind die von den getrennten durchsichtigen Olft8< bildern erzeugten Betrachtungekegel nicht überlappend, so daß der Betrachter bei einer Bewegung von einem Betrachtungekegel in den anderen keine Überlappung der Bilder erkennt, sondern alternativ einen ziemlich abrupten Wechsel des gesehenen Bildes erkennt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel 6o, das aus einem Gehäuse mit Deck- und Bodenwänden 61a und 6ib, einer rechten oder Rückwand 6ic und einer vorderen öffnung 62 besteht, in die eine Fresnel-Linse 63 eingesetzt ist. Die linken und rechten Seitenwände wurden in Fig. 5 aus Vereinfachungsgründen fortgelassen»

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Die Bodenwand 61b dee Gehäuses haltert ©ia©» Sockel 62 zur Aufnahme einer Lichtquelle 63„ die beispielsweise eine Glühlampe sein kann« Alternativ kann ©in© L®uchtstoffröhre oder eine andere geeignete Lichtquell® vorgesehen werden. Ein Motor 63 ist auf der Bodenwand 6id befestigt und mit einer langgestreckten Ausgangswelle 64 versehen₉ die in der durch den Pfeil 65 angedoutet©ia Weis© rotiert» Eine Anordnung 66₁ die im wesentliches! ©in©m üblichem Lam» penschirm ähnelt, ist mit dar !felle 64 drehfest verbiamd©iao Die Draufsicht dieser Anordnung 66 ist am besten auas Fig. 5& zu erkennen und umfaßt ein Bundteil 67 mit θΙειθε* langgestreckten Öffnung 67a zur Aufnahme des oberen Esad©s der Welle 64. Eine Stellschraub© 68 kann Vorgesehesa die Welle 64 in der Öffnung 6?a au befestigen.. Der 67 ist mit einer Anzahl von nach außen g©richtfet©ra radial ausgerichteten HaiterungsSpeichen 69 versehen_ff die an ihren äußeren freien Enden mit ®±n@m kreisförmigen Bataaeia 70 verbunden sind. Eine hohle zylindrische Hülse 71 ist a.n dem Rahmen 70 befestigt und mit Bildern„ Glasbildern ού®τ anderen Daten oder Informationen entlang ihros Umfange© versehen· Zum Verständnis der durch diese Yox-riehtung ersielten einzigartigen Wirkung sei angenommen), daß ein Pfeil auf der zylindrischen Hülse 71 am Punkt 72 ausgebildet ist₀ Wenn der Motor 63 erregt wird, bewegt sich der Pfeil vom Punkt 72 nach Fig. 5a zum Pusikt 72· „ was eine. Bewegung über eine Hälfte einer vollen Umdrehung bedeutete Bei. üblichen Anordnungen würde die's bewirken_p daß sich ,das Bild über den Schirm von einer durch das Bild 74 ©ing©aoHiBH©fflen Position zur durch das Bild 74a ®±ng@nomm©men Position bewegen würde» Dieses würde beispielsweise» über ©iaeja vom hinten beleuchteten Schirm gesehen, wobei die Bewegung des zylindrischen Hüls©nt©ils 71 iss eindai*t±ger Weise durch einen derartigen von hinten beleuchtet©» Schirm

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sichtbar sein würde, der beispielsweise an der Stelle der Fresnel-Linse 63 (Fig. 5a) angeordnet sein könnte. Die einzigartige Wirkung des beschriebenen Ausführungsbeispiels bewirkt, daß das Bild zusätzlich zu seiner Bewegung über den Schirm sich nach vorne von dem Schirm entlang eines gestrichelten Weges bewegt, der durch die Bezugsziffer 77 bezeichnet ist. Somit erscheint, wenn der auf der zylindrischen Hülse vorgesehene Pfeil sich von der Position 72' zur Position 72" bewegt, sein Bild 7^b in der Mitte der Betrachtungsöffnung und erscheint weiterhin viel weiter nach links von der Öffnungslinse 6J angeordnet zu sein, als beispielsweise die Bilder 7k und 7**a, wodurch eine ungewöhnliche und sehr psychodelische Wirkung hervorgerufen wird, die bisher mit üblichen Abbildungesystemen nicht möglich war.

Fig. 6 ist eine perspektivisch« Ansicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeiapisls, bei dem die Vorrichtung 80 eine Lichtquelle mit zvei Leuchtstoffröhren 8ia und 81b einschließt. Über den Lichtquellen iat eine Diffusor-Platte 82 (die beispieleweise eine durchsichtige Platte sein kann), eine Glasbildanordnung 83, eine 4-Element-Linse &k_t ein diagonal ausgerichteter Spiegel 85 und •ine Öffnungslinse 86 angeordnet„

Die Glasbildanordnung in dem Ausführungsbeispiel nach FIg* 6 besteht aus vier einzelnen Glasbildern 83a bis 83d, die in einem geeigneten Rahmen 83e angeordnet sind. Die 4-Element-Linsenanordnung besteht aus vier einzelnen Linsen 84a bis 84d, die mit Abstand und parallel zu der Glasbildanordnung 83 angeordnet und ausgerichtet sind, wobei jede? der Linsenelemente einem der Glasbilder zugeordnet ist.

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Die reflektierende Oberfläche des Spiegels 85 ist so angeordnet, daß sie direkte Strahlen D so ablenkt, daß die reflektierten Strahlen R durch die Öffnungslinse 86 verlaufen. Die Linsen 84a bis 84d und die Öffnungslinse 86 können beispielsweise Fresnel-Linsen der vorstehend beschriebenen Art sein. In Abhängigkeit von der Position eines Betrachters O 1st lediglich eines der vier Bilder sichtbar und eine Bewegung des Betrachters in einer der beiden durch die Pfeile 88 und 89 dargestellten Richtungen bewirkt eine abrupte Änderung der Bilder. Ein einzigartiges · Merkmal der in Fig. 6 gezeigten Anordnung besteht darin, daß das gesehene Bild die gesamte Öffnung der Linse 86 füllt. In Abhängigkeit von der relativen Anordnungsentfernung der Glasbilder zur ersten Vierelement-Linsenanordnung und von dem Abstand zwischen der Vierelement-Linsenanordnung 84 und der Öffnungslinse (gemessen entlang der Linien D und R) ergibt sich eine Steuerung der relativen Position des,von dem Betrachter gesehenen Bildes derart, daß das Bild hierdurch so eingestellt werden kann, daß es entweder vor (d.h. rechts von) der Öffnungslinse 86 oder hinter (d.h. links von) der Öffnungslinse 86 erscheint, um eine von den beiden erstrebenswerten Wirkungen zu erzielen.

Flg. 7 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform nach Flg. 6 geringfügig abgeänderte AusfUhrungsform, die als "doppelt gefaltete" Anordnung bezeichnet wird, bei dar zwei diagonal ausgerichtete Spiegel verwendet werden. Olelohe Elemente in den Flg. 6 und 7 wurden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet* wobei der hauptsächliche Unterschied darin besteht, daß eine doppelt gefaltete Wirkung als Ergebnis der Verwendung des zu«· sätzlichen Spiegels 90 hervorgerufen wird, wobei- durch die Vierelement-Linsenanordnung 84 hindurchlaufende Lichtstrahlen (direkter Strahl D) nach oben reflektiert werden (reflektierter Strahl R) und dann In Horizontalrichtung und nach rechts reflektiert werden (zweiter reflektierter Strahl R'), so daß sie

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duroh die Öffnungslinse 86 hindurchlaufen. Der Vorteil der Anordnung nach Flg. 7 besteht darin« daß der Abstand zwischen der Vierelement-Linsenanordnung 84 und der Öffnungslinse 86 (gemessen entlang den Linien D, R und R') erheblich größer sein kann, während die gesamte Anordnung zur gleichen Zeit in einem kleineren Raum untergebracht werden als beispielsweise die Anordnung naoh Fig. 6. Die optischen Effekte sind jedoch im wesentlichen gleich wie die Effekte bei dem Ausführung8beispiel nach Fig. 6.

Patentansprücheι

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Claims

Patentansprüche ;

Zusammengesetzte Linsenanordnung für ein optisches Informations-Übermittlungssystem, das direkt betrachtbare Bilder eines Gegenstandes liefert, gekennzeichnet durch einen ersten Linsenabschnitt (B) und einen zum ersten Linsenabschnitt (B) konzentrischen und diesen vollständig umgebenden zweiten Linsenabschnitt (A)« wobei der zweite Linsenabschnitt (A) eine Fresnel-Linse mit einer diskontinuierlich abfallenden Oberfläche einschließt« die eine Vielzahl von kreisförmigen Nuten mit anwachsendem Durchmesser zur Projektion eines beleuchteten Bildes zur Betrachtung im Raum ohne, die Verwendung eines Schirmes bildet, und wobei die Fresnellinse eine vorgegebene Brennweite und Dicke aufweist, wobei ferner der erste Linsenabschnitt (B) eine Linse (100) mit einer mit der der Fresnel-Linse vergleichbaren Brennweite und Dicke, jedoch mit einer kontinuierlich abfallenden glatten Oberfläche zur Verringerung der Bildverzerrung in der Nähe der optischen Achse der Fresnel-Linse einschließt, wobei die übrigen Oberflächen (A^f) der ersten (B) und zweiten (A) Linsenabschnitte eben und koplanar sind und wobei die zusammengesetzte Linse (10) zwischen dem zu betrachtenden Gegenstand und einem Beobachter angeordnet ist, um ein Bild im Raum zu schaffen, das zwischen dem Betrachter und der Linse liegt» wobei keine Notwendigkeit für eine Darstellung des Bildes auf einer Betrachtungsoberfläche besteht.

2. Linsenanordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnel-Linse eine herausragende Anordnung von gestuften Ringen oder konzentrischen kreisförmigen Bereichen (11 bis 15) umfaßt, die in Richtung

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auf den Betrachter zur Betrachtung eines Bildes im Raum gerichtet sind.

2· Linsenanordnung nach Anspruch I₄ daduroh gekennzeichnet» daß die diskontinuierlich abfallende Fresnel-Llnse (A) eine erheblich größere Oberfläche aufweist als die kontinuierlich abfallende Linse (B), zu der die Fresnel· Linse (A) koaxial 1st und welche sie umgibt.

4. Linsenanordnung nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß die diskontinuierlich abfallende Fresnel-Linse (A) und die kontinuierlich abfallende Linse (B) aus einem einzigen Körperteil aus durchsichtigem Material geformt sind.

5· Linsenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierlich abfallende Fresnel-Linse (A) einen ausgeschnittenen Teil in der Nähe ihrer optischen Achse einschließt und daß die kontinuierlich abfallende Linse (B) mit Paßsitz als Einsatz in die Fresnel-Linse in den ausgeschnittenen Teil eingesetzt ist.

6« Linsenanordnung nach Anspruch 3# dadurch g e -

kennzeichnet, daß die kontinuierlich abfallende Linse (B) eine plankonvexe Linse ist.

7. Linsenanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich abfallende Linse (B) einen sphärischen Aufbau aufweist.

8. Linsenanordnung nach Anspruch j>, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich abfallende

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Linse (B) einen nicht sphärischen Aufbau aufweist«

9. Optisches System unter Verwendung einer Linsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gekennzeichnet* daß ein zu pro j !zierender Gegenstand mit Abstand von der Linsenanordnung angeordnet ist, wobei das durch die Linse erzeugte Bild des Gegenstandes an einer Stelle an der entgegengesetzten Seite der Linse sichtbar 1st« und daß der Abstand des Gegenstandes von der Linse derart 1st« daß ein Bild erzeugt wird^ das mit einem zweiten Abstand von der Linse entfernt ist und sich an einer Position zwischen der Linse und dem Betrachter befindet.

10, Optisches System zur Erzeugung betrachtbarer, in dem Raum aufgehängter Bilder unter Verwendung einer Linsenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu pro j !zierender Gegenstand mit Abstand von der Linse angeordnet ist, wobei das durch die Linse erzeugte Bild des Gegenstandes an einer Stelle an der entgegengesetzten Seite der Linse sichtbar ist, und daß der Abstand des Gegenstandes von der Linse derart 1st, daß ein Bild erzeugt wird, das mit einem zweiten Abstand von der Linse an einer Stelle zwischen der Linse und dem Gegenstand liegt.

11· Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein photographisches Diapositiv oder Glasbild ist, daß.eine Lichtquelle vorgesehen ist, die"Lichtstrahlen aussendet, die das durchsichtige Glasbild durchlaufen und auf die Linse auftreffen, wobei die Linse die durch sie hindurchlaufenden Lichtstrahlen bricht, um ein Bild des Gegenstandes zu erzeugen.

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12. Optisches System nach Anspruch 11« gekenn· zeichnet durch eine zwisohen der Lichtquelle und dem Glasbild angeordnete durchscheinende Platte zur Diffusion der durch diese Platte In Richtung auf das Glasbild hindurchlaufenden Lichtstrahlen.

IJ. Optisches System zur Erzeugung einer Vielzahl von Bildern, die selektiv an vorgegebenen Stellen gegenüber dem System sichtbar sind« mit einer Vielzahl von Linsen, die koplanar Seite an Seite angeordnet sind, unter Verwendung von Linsen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e · kennzeichnet, daß eine Vielzahl von photograph!- sehen Glasbildern oder Diapositiven koplanar Seite an Seite und mit Abstand parallel zu der Vielzahl von Linsen angeordnet ist, wobei jede Linse einem vorgegebenen der Glasbilder zugeordnet ist, daß eine Lichtquelle zur Aussendung von Lichtstrahlen in Richtung auf die Glasbilder vorgesehen ist« daß eine Öffnungslinse der im Anspruch 1 beschriebenen Art. mit Abstand von der Vielzahl von Linsen angeordnet ist und mit der Vielzahl von Linsen zusammenwirkt, um ein Bild jedes Glasbildes zu erzeugen, wobei diese Bilder im Raum aufgehängt sind und Im wesentlichen die Öffnung füllen, und wobei jedes der Bilder von einem Betrachter von der den Glasbildern entgegengesetzten Seite der Öffnungslinse betrachtbar ist, so daß die Bilder unter unterschiedlichen Winkelpositionen gegenüber der optischen Achse der Öffnungslinse sichtbar sind.

14. Optisches System zur Erzeugung eines eine Drehbewegung ausführenden Bildes, gekennzeichnet duroh eine zylindrische Hülse (71), auf deren Umfang die darzustellende Information (72) angeordnet ist, Einrichtungen (64, 66, 67) zur drehbaren Befestigung der Hülse (71) um

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ihre Längsachse, eine in der Hülse (71) angeordnete Lichtquelle (63) zur Aussendung von durch die Hülse (71) hindurchlaufenden Lichtstrahlen, Einrichtungen (63) zur Drehung der Hülse (71) um ihre Längsachse, und eine außerhalb der Hülse (71) angeordnete Linse (63) zur Erzeugung eines Bildes der Information, das räumlich aufgehängt ist und mit einem Abstand von der Ebene der Linse (63) liegt, wobei das Bild (74) die öffnung der Linse (63) durchläuft, wenn die Hülse (71) gedreht wird und wobei sich der Abstand des Bildes (74) von der Ebene der Linse (63) ändert, wenn sich der Abstand der Information (72) auf der Hülse (71) von der Ebene der Linse (63) ändert.

15· Optisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (63) eine Presnel-Linse ist»

16. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung von im Raum aufgehängten Bildern, die selektiv an unterschiedlichen Stellen sichtbar sind, mit einem ersten Gehäuseteil, der eine erste hohle Umschließung bildet, einem zweiten Gehäuseteil, der eine zweite hohle Umschließung bildet, die teleskopartig in ein Ende der ersten Umschließung einschi©bbar ist, gekennzeichnet durch eine in dem entgegengesetzten Ende der ersten Umschließung (31) angeordnete Linse (34), zwei in der Nähe des entgegengesetzteil Endes der ersten Umschließung (3I) angeordnete Lichtquellen (45, 46), ein zwischen einer zugehörigen der Lichtquellen (45, 46) und dem ersten Ende der ersten Umschließung (31) angeordnetes Glasbild (47, 48), ,Jede Lichtquelle (45, 46) und das zugehörige Glasbild (47, 48) umgebende Einrichtungen (43, 44) zur Führung von Lichtstrahlen in

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Richtung auf entgegengesetzte diagonale Ecken der zweiten Umschließung (32) und erste und zweite reflektierende Elemente (51» 52)» die in der Nähe der diagonalen Ecken der zweiten Umschließung (32) angeordnet sind, um von den zugehörigen Glasbildern (47, 48) ausgehende Lichtstrahlen in Richtung auf die Linse (34) zu reflektieren, derart, daß die Linse (34) Bilder im Raum erzeugt, die ohne die Notwendigkeit einer Betrachtungsoberfläche betrachtbar sind und die an unterschiedlichen Bereichen Im Raum angeordnet sind·

17· Optisches System nach Anspruch 16, dadurch g e · kennzeichnet, dafi die Linse (34) eine Fresnel-Linse ist.

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