DE7638768U1 - Kompakte optische vorrichtung zum aufzeichnen und zum betrachten von information - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER
PATENTANWALT

THIERSCHSTR. 27 D-8 MÜNCHEN 22 TEL. (Ο89) 22 51 52

: 21 Pat 8 Telegramm (Cable Address):

Seegerpaient MUnchen Telex: S 24487 patop d

Anmelder: IZON

45 Research Drive
Stamford, Conn. 06906 / USA

Kompakte optische Vorrichtung zum Aufzeichnen und zum Betrachten von Information

Die Verwendung einer großen Vielzahl

von kleinen Linsen zum Aufzeichnen und zum Betrachten von Information ist aus der US-Patentschrift 3 704 068 von WaIy bekannt. Diese Druckschrift offenbart die Möglichkeit, Information in Form von verteilt angeordneten Mikroteilbildern auf einem Mikrofiche aufzuzeichnen. Aus den US-Patentschriften 3 864 034, 3 859 395, 3 865 485 und 3 824 609 sind Modifikationen des erwähnten Konzeptes bekannt, velche ein Lensfiche oder Linsenfiche aufweisen. In einem solchen Linsenfiche ist die Information eines photographischen Films (eines Mikrofiches) in einer festen Relation zu den winzigen Linsen oder Lensett°n des Mikrofiches angeordnet. Die Mikrofiche dieser Patentschriften tragen Mikrobilder, welche aufgezeichneten Szenen, welche auch Makroszenen genannt werden, entsprechen. Diese Mikrobilder einer einzigen Makroszene sind

POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 1Θ6858-ΘΟ7 · DRESDNER BANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 77O6OOS Fernmündliche Auslfürpfte slryl t'i^T'bel ,scnrlftllqhbr Bestätigung verbindlich

jeweils über die gesamte Fläche des Mikrofiches verteilt. Zum Auslesen einer Makroszene müssen deshalb viele Teilbereiche des Mikrofiches gleichzeitig optisch projiziert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von dem aus der US-Patentschrift 3 704 068 bekannten Stand der Technik, eine ökonomisch herstellbare und kompakt aufgebaute Vorrichtung zum Aufzeichnen und zur Betrachtung von Information zu schaffen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zum leichteren Verständnis der Erfindung werden Linsen in folgende Klassen unterteilt: Linsen, welche in Projektions- und in Aufzeichnungsvorrichtungen verwendet werden und einen Radius kleiner als 0,030 Zoll haben, werden Mikrolinsen genannt; Linsen, welche einen Radius zwischen 0,030 Zoll und 0,150 Zoll aufweisen, werden Minilinsen genannt; Linsen mit einem Radius größer als 0,150 Zoll werden Makrolinsen genannt. Aus der Tabelle 1 gehen weitere Unterschiede dieser drei Klassen von Linsen hervor.

Tabelle

Vergleich der verschiedenen Linsenklassen (Alle Längenangaben in Zoll)

1. Linsenart

Mikrolinse

Minilinse

Makrolinse

2. Krümmungsradius

3. Brennweite (Plan(n=1,5) f konvex)

f<60

30<R<150 60 <f <300

150<R 300<f

Wurfweite L zur Vergrößerung 30

L<* 1

8OO«L<*9OOO

9000*L

Brennweite (doppel (n=1,5) f konvex)

f<30

30<f<150

150*f

Wurfweite L zur Vergrößerung 30

L<900

900<L<4500

4500<L

Angenäherte Dicke H der Vorrichtung zur geradlinigen Projektion

H<1200

12OO*H<5OOO

5000<H

Die Speicherung und Wiedergewinnung oder Rückvergrößerung von Information wird mit Hilfe von Mikrolinsen

und unter Verwendung eines Linsenfiches durchgeführt. Makrolinsen sind zu diesem Zweck eindeutig unbrauchbar, da sie keine kompakte Speicherung und Wiedergewinnung von Information ermöglichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können auch Minilinsen, trotz ihrer offensichtlich übergroßen Wurf- oder Projektionsweiten, bei kompakten optischen Vorrichtungen zur Speicherung und Wiedergewinnung oder Rückvergrößerung von Information verwendet werden. Das ist möglich, weil eine Anzahl von Reflektoren, welche die Lichtstrahlen falten, in Kombination mit den Linsen verwendet werden. Auf diese Weise wird der Vorteil genutzt, daß Minilinsen leichter herstellbar sind als Mikrolinsen. Die Erfindung weist ferner den Vorteil auf, daß sie, da sie die Möglichkeit der Verwendung von Minilinsen schafft, weniger Linsen zur Uberdeckung des gesamten Aufzeichnungs- und/oder Betrachtungsbereiches erfordert. Aufgrund der Möglichkeit der Verwendung von Minilinsen sind größere Herstellungstoleranzen zulässig, wodurch eine relativ billige, sozusagen narrensichere Herstellung ermöglicht wird. Es gibt - falls überhaupt - nur sehr wenige Probleme bei der Herstellung und Verwendung von Minilinsen bei kompakt aufgebauten Lese- und Aufzeichnungsvorrichtungen.

i Gemäß der Erfindung sind die Linsen in einer Ebene nahe |

der photographischen Schicht, welche die Mikrobilder ent- I

hält oder aufzeichnen soll, angeordnet. Die Mikrobilder >

werden durch die Linsen auf Spiegel oder Prismenflächen ;

projiziert, welche Faltungsspiegel bzw. Faltungsprismen |

genannt werden, da sie die Länge der Projektionswege in ξ

Richtung der optischen Achsen der Linsen verringern. Da- _Λ

durch reduzieren diese Faltungsreflektoren die Wurf- oder >

Projektionsweite der Linsen und damit die Dicke der Lese- ί und Aufzeichnungsvorrichtung.

J It J

Das Verhältnis des Abstands zwischen der Linsenanordnung und dem Bildschirm zu der Wurf- oder Projektionsweite der Linsen wird in der folgenden Beschreibung Reduktionsverhältnis R genannt.

In den Schutzumfang der Erfindung fallen auch kombinierte optische Blätter, welche insbesondere zur Verwendung in optischen Vorrichtungen zum Aufzeichnen und zum Betrachten von Information verwendbar sind.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein kompaktes Aufzeichnungs- und/oder Lesegerät mit Minilinsen,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4a die Ansicht eines typischen Lichtkegels, welcher von einer üblichen Minilinse gemäß der Erfindung projiziert wird,

Fig. 4b die Faltung des Lichtkegels der Fig. 4a mit Hilfe einer Vielzahl von Spiegeln,

Fig. 5 eine Anordnung von Spiegeln endlicher Dicke,

Fig. 6 eine Faltungsanordnung, welche eine Überlappung der projizierten und gefalteten Lichtkegel bewirkt,

Fig. 7 eine schematische Ansicht der Faltspiegel, wie sie beim Blick von oben auf dem Bildschirm erscheinen würden,

Fig. 8 eine schematische Reitenansicht der Fig. 7,

Fig. 8a eine Faltspiegelanordnung, welche drei Spiegel

enthält und ein Reduktionsverhältnis von R = 0,388 erzeugt,

Fig. 9 ein Beispiel eines Lichtkegels der Fig. 4a, welcher in einem System mit einem Reduktionsverhältnis von 0,32 viermal reflektiert wird,

Fig. 10 eine typische Faltung des Lichtkegels durch vier Reflektionen an Faltspiegeln, welche ein Reduktionsverhältnis 0,35 erzeugen,

Fig. 11 eine teilweise schematische Ansicht der Faltung der Lichtkegel durch total reflektierende innere Oberflächen von Prismen,

Fig. 12 eine Ansicht eines Teils des Lichtkegels innerhalb total reflektierenden Prismenanordnungen, wobei die Scheitelpunkte der Kegel außerhalb der Prismen angeordnet sind,

Fig. 13 ein telezentrisches Minilinsensystem, welches in das Prisma eingebaut ist und sehr kurze Brennweiten hat,

Fig. 14 ein mit einem telezentrischen Minilinsensystem der Fig. 13 kombiniertes Linsenfiche,

Fig. 15 eine Veranschaulichung der Beleuchtungsanordnung und des Verhältnisses des Bereiches des zu projizierenden Bildes auf der photographischen Emulsion,

Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Beleuchtungsblattes, welches Frontbeleuchtungen nach Köhler liefert,

Fig. 17 ein direktes Frontbeleuchtungssystem, welches ein Beleuchtungsblatt verwendet,

Fig. 18 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig.17,

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Minilinsenvorrichtung, welche mit Schwarz/ Weiß-Film Farbszenen erzeugt,

Fig. 20a streifenförmige Farbfilter, welche auf einem Substrat angeordnet sind,

Fig. 20b Primärfarbenfilter, welche zwischen einem tragenden Substrat und einer photographischen Emulsion angeordnet sind,

Fig. 21 die Faltung von Lichtkegeln mit Hilfe von verdrehten Spiegeln und

Fig. 22 eine schematische Ansicht einer Vielfachfaltung

eines typischen Lichtkegels mit Hilfe von zwei geneigten Spiegeln.

In den Fig. 1, 2 und 3 bezeichnet 10 eine erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung, welche die Form eines Parallelepipeds und die Abmessungen von 11,25 cm (4 1/2 Zoll) χ 13,72 cm (5 1/2 Zoll) χ 2,54 cm (1 Zoll) hat. Die Vorderseite der Vorrichtung enthält einen Bildschirm 40 , der von einem Rand 12 umgeben ist. Die gestrichelten Linien 16 sind die Kanten von lichtundurchlässigen Septa und die Bezugszeichen 18 bezeichnen die vorderen Kanten von bestimmten Faltspiegeln 42. Mit 14 sind die einzelnen Zellen bezeichnet, welche zusammen die gesamte Fläche des Bildschirms 46 bilden.

In Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der wichtigsten Komponenten der Vorrichtu-" zu sehen. Die verschiedenen Elemente sind in einem Ge.< >' se angeordnet, welches die oben beschriebene und in Fig. 1 gezeigte Form hat. Eine Batterie 2O versorgt eine Glühlampe 22, welcher ein Reflektor zugeordnet ist, mit Energie. Ein Kondensorlinsensystem kollimiert das Licht, welches dann auf einen Spiegel 26 fällt. Von dort tritt das Licht in ein Ende eines Lichtschaftes 28 ein. Dieser Lichtschaft weist einstückig ausgebildete seitliche Verlängerungen oder Vorsprünge auf, welche ein Lichtblatt 3O bilden. Das Lichtblatt enthält kleine

I "=::■!.■■■ ■'"""-

|. Reflektoren 32, welche in regelmäßigen Abständen in ihm ver-

I teilt sind. Der Aufbau der Lichtsäule 28 und des Beleuch-

p tungsblattes 30 ist ausführlich in der DT-OS 25 58 788 be-

I schrieben, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorlie-

I genden Anmeldung gemacht wird.

Das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine Träger- und Verschiebe-

|i einrichtung für einen photographischen Film. Dieser Träger

I weist öffnungen oder Löcher auf, (nicht dargestellt) , durch

fi welche vom Reflektor 32 kommendes Licht hindurchtreten kann.

j? Ferner ist eine lichtundurchlässige Lochplatte 36 vorgesehen,

I . welche in gleichmäßigen Abständen auf ihrer gesamten Fläche

I eine Anzahl von Linsen 38 enthält. Diese Linsen sind aus

I zwei transparenten Platten gebildet, welche jeweils auf einer

f- Seite konvexe Vorsprünge aufweisen. Zwischen diesen Plätten

t> ist die lichtundurchlässige Lochplatte schichtförmig so an-

r geordnet, daß je ein Vorsprung von jeder Platte mit einem

|| Loch ausgerichtet ist. Auf diese Weise sind zwei plankon-

K; vexe Vorsprünge entweder plan-plan oder konvex-konvex aus-

I gerichtet. In jedem Fall ist durch jedes Loch der lichtun-

I durchlässigen Platte eine doppelt konvexe Linse begrenzt.

[| Die Linsen 38, die Durchgangslöcher des Filmhalters 34 und

I die Reflektoren 32 in dem Beleuchtungsblatt 30 sind alle

I miteinander ausgerichtet. Von einem Reflektor 32 kommendes Licht tritt durch die ihm zugeordnete einzige öffnung in
den Transportteil 34, durch ein Mikrobild auf den Film und von dort durch eine einzige Linse 38 hindurch.

Das Bezugszeichen 42 bezeichnet längliche Spiegel, welche
auf beiden Seiten verspiegelt sind, mit Ausnahme der Spiegel an den Außenseiten. Eine Anzahl von lichtundurchlässigen Septa 16 erstreckt sich zwischen den Spiegeln und begrenzt dadurch an ihren Enden offene Zellen 14. Die Fig. 3 veranschaulicht zusammen mit der Fig. 2 die räumliche Orientierung und Anordnung der Spiegel 42. Sie werden im folgenden

- 1Θ -

Faltspiegel genannt. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet einen Bildschirm, der Durchleuchtungsschirm genannt wird und so ausgebildet ist, daß er von den Linsen 38 Licht empfängt, welches von den Spiegeln reflektiert worden ist.

In den Fig . 4a und 4b ist ein Lichtkegel dargestellt, welcher durch eine typische Minilinse 38 projiziert worden ist. Dieser Lichtkegel hat eine Wurf- oder Projektionsweite L. Der Halbwinkel des Lichtkegels ist durch θ bezeichnet. Anhand von Fig. 4b und Fig. 3 wird jetzt die Faltwirkung der Spiegel 42 veranschaulicht.

Die bisher beschriebene Vorrichtung arbeitet bei ihrer Verwendung als Projektionsvorrichtung auf folgende Weise. Es wird angenommen, daß man eine photographische Emulsion einer Vielzahl von Mikrobildern in ihr hat und daß Licht von der Lampe 22 projiziert wird und längs des beschriebenen optischen Wegs zu den Reflektoren 32, welche als Grunberger-Reflektoren bekannt sind, gefunden hat. Dieses Licht tritt durch die beschriebenen öffnungen in dem Transportelement 34 und durch die photographische Emulsion hindurch und gelangt zu den Minilinsen 38. Jede Minilinse 38 ist einer einzigen Zelle 14 zugeordnet, deren vorderer Umriß in Fig. 1 dargestellt ist. Das durch jede Minilinse 38 hindurchtretende Licht wird auf eine Seite eines Kegels 42 projiziert. Von dort wird es zu einem parallelen Spiegel 42 und von dort weiter auf den Schirm 46 reflektiert, welcher durchleuchtet wird. Dieses wiederholt sich über der gesamten Fläche des Bildschirms 46, mit der Folge, daß jede Zelle 14 seinen Anteil zu dem gesamten Bild, welches der Betrachter auf dem Schirm sieht, beiträgt.

Aus dieser Beschreibung geht hervor, daß die Dicke des Betrachtungsgerätes von dem Wert L der Projektionsweite des Kegels auf den Wert H reduziert worden ist.

Die quantitative Verringerung der Dicke eines Mikrobildlesegerätes durch die Spiegel 4 2 wird im folgenden beschrieben. Der Lichtkegel der Fig, 4a kann im Querschnitt kreisförmig, quadratisch, rechteckig, hexagonal oder sonstwie sein, solange die Kegel auf dem Bildschirm zu einem Bild verschmelzen. Es wird angenommen, daß die anfängliche Achse des Lichtkegels und seine endgültige Achse parallel zueinander sind, was jedoch nicht der Fall sein muß. Die Länge des Kegels sei L und der Durchmesser an seiner Oberfläche sei D. Wenn θ den Halbwinkel bezeichnet, folgt

tan θ (1)

und die Schräge des Kegels hat die Länge S,

Die Fig. 4b veranschaulicht die Situation der minimalen Höhe H, in welcher die Lichtkegel einander gerade berühren und den Schirm vollständig bedecken. Falls die Kegel einen kreisförmigen Querschnitt haben, gibt es Lücken, und D muß in geeigneter Weise so bestimmt werden, daß eine Überlappung eintritt, wenn die gesamte Schirmfläche bedeckt werden soll. Jede von der der Fig. 4b verschiedene Anordnung vergrößert die Höhe H.

Diese minimale Höhe H ergibt sich wie folgt. In Fig. 4b trifft der linke schräge oder Seitenstrahl des linken Lichtkegels, er hat die Länge S, auf das obere Ende des Spiegels 42b, und von dort schreitet er unmittelbar unterhalb des Schirms zu dem oberen Rand des Spiegels 42a weiter, von wo er auf den Schirm 4 6 reflektiert wird. Die gesamte Länge S dieses schrägen Strahls ist somit in zwei Abschnitte teilbar,

- 12 -

in D und in S-D. Folglich erhält man die Höhe H durch die Gleichung

cos θ = H
c

Daraus folgt

S-D

H = (S-D)«cos θ (3)

Durch Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in Gleichung (3) i erhält man j

H=L (1-2-sin θ ) (4)

Das Verhältnis R der Höhe zu der Projektionsweite L wird durch die folgende Gleichung angegeben:

R=?- = 1-2-sin θ (5) L C

Für einen Halbwinkel von 12° erhält man R = 0,58. Ein Halbwinkel von 14,50° ergibt R = 0,5.

In Fig. 6 ist eine Konstruktion dargestellt, bei welcher die Lichtkegel einander überlappen. Dieser Fall ist dann von Bedeutung, wenn eine Redundanz der Information erwünscht ist, um das Auffinden oder Positionieren eines Mikrofiches oder eines Films, welcher Mikrobilder trägt, zu erleichtern.

Die Fig. 7 zeigt eine Konstruktion, bei welcher die Spiegel so verschachtelt angeordnet sind, daß R kleiner wird, als es mit einer Anordnung nach Fig. 4b möglich ist. Man sieht, daß die Faltspiegel die Form abgeschnittener Dreiecke haben und den angedeuteten Kegeln entsprechen. Die Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht dieser Konstruktion, bei welcher die Spiegel 42 verschachtelt und relativ zueinander gestaffelt angeordnet sind, um die Dicke der Lesevorrichtung weiter zu ver-

-•η ·-

ringern. Der erste Spiegel ist zwischen den zweiten Spiegeln angeordnet, welche zu benachbarten Lichtkegeln gehören. Diese Konstruktion ist jedoch nicht so einfach herzustellen, wie diejenige der Fig. 4b, nach welcher die Spiegel geneigte, parallel angeordnete Streifen sind, ähnlich wie bei einer Jalousie. Die Fig. 8a zeigt eine Konstruktion, bei welcher jeder Lichtkegel zur Verringerung der Dicke des Lesegerätes dreimal gefaltet wird. Das Reduktionsverhältnis dieser Anordnung beträgt R = 0,388. Zu diesem Zweck werden drei jeweils einseitig versilberte Spiegel verwendet.

Man sieht, daß die Dicke der gesamten Vorrichtung mit zunehmender Zahl von Reflektionen verringert werden kann. Die Fig. 9 zeigt eine Konstruktion, bei welcher vier Reflektionen mit Hilfe von zwei zweiseitigen und einem einseitigen Spiegel erzeugt werden. Bei einer solchen Anordnung kann das Reduktionsverhältnis auf einen sehr niedrigen Wert von R = 0,32 gebracht werden. Wenn der Halbwinkel des Kegels 12° beträgt, sind die Spiegel 42 der Fig. 9 um 45° geneigt und zwei von ihnen erstrecken sich über die gesamte Dicke H, während der zweite viel kleiner als H sein muß, um nicht in den Lichtkegel hineinzureichen. Die Berechnung der Minimalhöhe H ist sehr einfach, sie wird jedoch nicht nachvollzogen, da sie zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht zwingend notwendig ist. In Fig. 9 erstreckt sich die Spitze des Kegels bis zum entfernten Ende jeder Zelle. Falls es erwünscht ist, kann jedoch der Scheitelpunkt nahe dem Zentrum jeder Zelle angeordnet sein, wie es in Fig. 10 angedeutet ist. Das Reduktionsverhältnis R der Konstruktion der Fig. 10 ist jedoch nicht so klein wie dasjenige, welches mit der Konstruktion der Fig. 9 erreichbar ist.

an einem Spiegel
Bei jeder Reflektion/geht Licht verloren. Um diesen Verlust zu vermeiden , können bei einigen Anwendungsformen reflektierende Prismen verwendet werden. Wenn der Winkel, unter

welchem Strahlen des Lichtkegels einfallen, größer als der Grenzwinkel ist, wird sämtliches Licht von dem Prisma reflektiert. Um dieses Prinzip bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzuwenden, muß ein Teil des Lichtkegels sich in einem Medium befinden, dessen Brechungsindex größer (je größer desto besser) ist als derjenige des optischen Mediums (im allgemeinen Luft), auf der anderen Seite der total reflektierenden inneren Oberfläche. Die Fig. 11 zeigt eine Anordnung, bei welcher nahezu Totalreflektion einfach dadurch erzeugt wird, daß ein schmaler Luftspalt zwischen benachbarten Prismen vorgesehen ist. Die Prismen 50 haben die Form eines Parallelepipeds. Ihre Grenzfläche an einem Ende beträgt das Bezugszeichen 51. Ein Material, dessen Brechungsindex entweder n.. oder n~ ist, wird zwischen 51 und dem Schirm 46 angeordnet. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet ein Mikrofiche irgendeiner bekannten Art, und das Bezugszeichen 58 bezeichnet ein Grunberger-Beleuchtungsblatt, welches mit Abstand voneinander angeordnete Spiegel 60 enthält. Die Wirkungsweise ist durch die Außenlinien eines typischen Lichtkegels, der von einer Minilinse 38 projiziert wird, veranschaulicht.

Die Fig. 12 zeigt eine Variante der Ausbildungsform der Fig. 11, wobei der Scheitelpunkt jedes Lichtkegels außerhalb der verschiedenen Prismen 62 liegt. Die Prismen 62 sind durch Luftspalte 64 voneinander getrennt. Im Unterschied zur Anordnung der Fig. 12 ermöglicht die Anordnung der Fig. 11 einen großen Kegelwinkel.

Die Fig. 13 zeigt eine Anordnung, bei welcher ein Mikrofiche 56, das eine photographische Emulsion trägt, unmittelbar unterhalb einer Lochplatte 36 angeordnet ist. Jede Linse 38 kann zwei verschiedene Krümmungsradien haben. Es werden wfeder innen total reflektierende Prismen 66 verwendet, zwischen denen jeweils ein Spalt 68 vorgesehen ist. Der

Schirm 46 ist in Fig. 13 nicht gezeigt. In Verbindung mit jeder Linse 38 kann zusätzlich ein Prisma 71 verwendet werden, und zwischen den Prismen 66 und 71 gibt es einen Spalt 70, üblicherweise einen Luftspalt. Die Krümmungsradien der Oberflächen des Spaltes 70 können entsprechend der besonderen Verwendungsform verschieden sein. Eine wichtige Anwendungsform, welche in Fig. 13 dargestellt ist, besteht darin, daß die wirksame Brennweite des Systems extrem verkürzt werden kann, wenn die erste Linse beim oder nahe beim Scheitelpunkt des Lichtkegels eine Sammellinse und die zweite Linse eine Streulinse ist, wie es in der Figur angedeutet ist. Die Konsequenz davon ist in Fig. 14 dargestellt, in welcher die Anordnung der Fig. 13 die Verwendung eines Linsenfiches ermöglicht, wie es z.B. aus der US-Patentschrift 3 864 034 bekannt ist. Da die effektive Brennweite so kurz ist, kann die Nachricht oder Information auf einer optischen Oberfläche, welche z.B. den Krümmungsradius der Linse 3 8 hat, enthalten oder mit ihr verbunden sein.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung muß die Beleuchtung größer als die Ausdehnung des Mikrobildes auf der photographischen Emulsion sein, damit eine Redundanz von Information auch dann vorhanden ist, wenn das Mikrofiche aufgrund von Umwelteinflüssen, wie Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen, seine Abmessungen verändert. Ein Redundanzverhältnis r kann unter Bezugnahme auf Fig. 15 definiert werden als r = W /W.. W ist die Breite der beleuchteten Fläche auf der

m ι m

Emulsion, und W. ist der Effekt der Ausdehnung des Bildes auf dem Schirm. Falls die Lichtkegel einander nicht überlappen, gilt V/. = D/m, und falls die Lichtkegel einander überlappen, wie in Fig. 6, wird W. durch die folgende Gleichung angegeben:

kleinster Abstand zwischen benachbarten Minilinsen i ~ Vergrößerung

Das Redundanzverhältnis r muß so gewählt werden, daß jegli- * ehe Abhängigkeit vom Zufall ausgeschlossen ist. Je größer » das Redundanzverhältnis ist, umso kleiner ist die Anzahl | der Rahmen oder Bilder. Dies wird dadurch kompensiert, daß mit zunehmender Vergrößerung auch die Projektionsweite zunimmt. !

Anhand der Fig. 16 wird jetzt ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem die Mikrobilder mit Hilfe eines Lichtblattes beleuchtet werden, welches in der genannten DT-OS 25 58 788 beschrieben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Mikrobilder auf der photographischen Emulsion von der Vorderseite derselben her beleuchtet. Das Grunberger-Beleuchtungsbiktt 74 weist über seiner gesamten Fläche teils eine Vielzahl von Reflektoren 75 auf. Spiegel 42 bedecken beide Seiten des Grunberger-Blattes 74, mit Ausnahme der Bereiche unmittelbar neben den Reflektoren 75. Wie man in dem unteren Teil der Fig. 16 sieht, ruht ein Mikrofiche 56, welches an seiner unteren Oberfläche eine photographische Emulsion trägt, auf einer reflektierenden Oberfläche 82. Die Lochplatte 36, welche die Minilinsen 38 trägt, ist so,wie die Figur es zeigt, angeordnet. Im Betrieb wird Licht von den Grunberger-Beleuchtungsblättern zwischen den Ebenen derselben, d.h. senkrecht zur Zeichenebene, solange hin und her reflektiert, bis es auf die verschiedenen Reflektoren 75 trifft. Von dort tritt es nach unten, senkrecht zur Lochplatte 36, aus. Ein typischer Lichtstrahl, welcher von einem Reflektor 75 austritt, tritt durch eine Linse 38 hindurch und fällt auf die reflektierende Oberfläche 82. Von dort wird er nach oben durch die photographische Emulsion, welche die Mikrobilder enthält, zurückreflektiert und tritt erneut durch die Linse 38 hindurch, jetzt jedoch nach oben, und fällt auf einen Spiegel 42. Von diesem wird das Licht zu einem anderen Spiegel 42 reflektiert, und von dort zu dem Schirm

Will man die nächste Szene sehen, so wird das Mikrofiche 56 einfach um einen Schritt verrückt, so daß die nächste Gruppe von Mikrobildern mit den verschiedenen Minilinsen 38 ausgerichtet ist. Die kleinen Öffnungen in den unteren Spiegeln 42, durch welche das Licht von den Reflektoren 75 herausreflektiert wird, beeinflussen die Qualität des auf dem Schirm betrachteten endgültigen Bildes nur geringfügig.

Anhand der Fig. 17 und 18 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem wiederum ein Beleuchtungsblatt verwendet wird. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet den Bildschirm, und das Bezugszeichen 42 bezeichnet Spiegel. Das Mikrofiche kann wiederum von beliebiger Art sein, und es weist an seiner unteren Oberfläche eine photographische Emulsion 80 auf, in welcher Mikrobilder enthalten sind, und es ist auf einem Substrat angeordnet, dessen obere Oberfläche Licht reflektiert. Das Berugszeichen 76 bezeichnet ein Element, welches der oben beschriebenen Lochplatte ähnlich ist, welches jedoch als Beleuchtungsblatt ausgebildet ist, in dem über seine gesamte Ausdehnung Reflektoren 77 enthalten sind. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet wiederum Minilinsen, welche über das gesamte Element 76 verteilt sind. Man sieht jetzt, daß das Element 76 eine Kombination der oben beschriebenen Lochplatte 36 und eines Grunberger-Beleuchtungsblattes ist. Im Betrieb wird das Mikrofiche 78 so angeordnet, daß ein Satz seiner Mikrobilder in geeigneter Weise relativ zu den Minilinsenelementen 38 angeordnet ist. In das Beleuchtungsblatt 76 wird Licht eingeführt, welches längs seiner Ebene, senkrecht r.ur Zeichenebene, wandert, bis es auf die verschiedenen Reflektoren 77 auftrifft und durch kleine Öffnungen 43 des Spiegels 42 hindurchtritt. Danach fällt es auf einen weiteren Spiegel, und von dort wird es nach unten, senkrecht zu dem Mikrofiche, weitergeleitet. Wie zuvor tritt das Licht durch das Mikrofiche hindurch, bis es auf die reflektierende Oberfläche 82 trifft, und von dort wird es nach oben reflektiert

und durch das zugeordnete Mikrobild sozusagen direkt unterhalb der Linse 38 moduliert; es wandert durch die Linse 38 nach oben, fällt auf den Spiegel 42, von dort auf den anderen Spiegel 42 und dann auf den Schirm 46. Auch bei dieser Ausführungsform wird das rückvergrößerte Bild durch die kleinen Öffnungen 43 nicht wesentlich beeinträchtigt.

In Fig. 19 ist eine Anordnung schematisch dargestellt, welche zur Erzeugung von Farbbildern auf dem Bildschirm dient. Es wird dasselbe Prinzip wie bei der US-Patentschrift 3 824 609 angewendet. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet einen Tripelpunkt oder eine Triade von Farbfiltern, z.B. Filter für die Farben grün, blau und rot. Jede Triade enthält diese drei verschiedenen Farbfilter. Die Farbfilter können auf einer der beiden Oberflächen der Minilinsen oder oberhalb oder unterhalb dieser Linsen angeordnet sein. Dementsprechend ist die Ebene der Tripelpunkte 100 in Fig. 19 etwa gleich der Ebene der Minilinsenelemente 38 in den Fig. 2 und 3. Es ist von Bedeutung, daß die Auflage der Farbfilter direkt auf einen Film, welcher keine Linsen hat, relativ leicht ist, da die Flächen für den Farbdruck groß sind.

In Fig.20a sind Filter in Form von Streifen dargestellt, welche sich auf der Oberseite einer transparenten Basis befinden. Die Fig. 20b zeigt eine quadratische Anordnung von Farbfiltern B, G, R, wobei jedes Quadrat durch einen völlig klaren, farblosen Bereich C vervollständigt wird. Diese Folge wird über das gesamte Mosaik oder die gesamte Fläche des Mikrofiche wiederholt. Bei der Anordnung der Fig. 20b sind die Farbfilter zwischen der Schwarz/Weiß-Emulsion und der transparenten Basis des Mikrofiches angeordnet, während die Farbfilter in Fig. 20a auf der Oberseite der Basis angeordnet sind. Bei beiden Anordnungen können Korrekturen der chromatischen Aberration durch Veränderung der Krümmungs-

radien der Minilinsen der Triade vorgenommen werden, so daß die Brennweite für alles Licht, welches durch sie hindurchtritt, gleich ist. Dies gewährleistet eine scharfe Aufzeichnung auf der Emulsion und die Erzeugung eines scharfen Bildes auf dem Schirm. Derartige Veränderungen der Krümmungsradien sind in der US-PS 3 903 531 offenbart, deren Inhalt zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

bei Die Fig. 21 zeigt eine Anordnung,/welcher verdrehte Spiegel 420 verwendet werden. Da eine derartige Anordnung nur sehr schwierig darzustellen ist, ist sie lediglich angedeutet worden. Bei dieser Anordnung trifft ein Lichtstrahl, welcher von der Linse 38 ausgehend längs der Z-Achse senkrecht nach oben gerichtet ist, auf den ersten Spiegel, wird auf die beiden anderen verdrehten Spiegel reflektiert und gelangt dann zu dem Schirm.

Die Fig. 22 zeigt eine Anordnung, bei welcher mehr als zwei Reflektionen zwischen zwei parallelen Spiegeloberflächen 42 stattfinden. Je größer die Anzahl der Reflektionen, umso grosser ist die gesamte Höhe H der Spiegel 42. Der Winkel e< für die Minimalhöhe H ist durch die Gleichung

r t

_> . — 1' m „ . _
Ot = sin i ja- + 1/2 +

t = Spiegeldicke und

d = Abstand zwischen zwei Reihen von Linsen ist.

Die vorliegende Erfindung wurde in Zusammenhang mit der Verwendung von ebenen Spiegeln beschrieben, es versteht sich jedoch, daß auch unebene Spiegel verwendet werden können, z.B. zur Korrektur einfacher Linsenfehler.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde im wesentlichen in ihrer möglichen Verwendung als Projektionsvorrichtung beschrieben; sie kann jedoch ebenso zur photographischen Aufzeichnung von Information verwendet werden. Die Aufzeichnung kann im wesentlichen auf zwei Arten durchgeführt werden. Bei der einen Art der Aufzeichnung wird ein Muttertransparentbild, welches kopiert werden soll, in die Position gebracht, in welcher sich,bei der Verwendung der Vorrichtung als Lesegerät, der Bildschirm befand, und die jungfräuliche Emulsion wird dort angeordnet, wo sich beim Lesen das entwickelte Mikrofiche befand. Die Aufzeichnung kann aber auch erfolgen, indem auf den Bildschirm ein Bild projiziert wird, welches auf dem jungfräulichen Film aufgezeichnet wird.

Claims (14)

Ansprüche

1. Kompakte optische Vorrichtung zum Aufzeichnen und zum Betrachten von Information _e gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Tragen und Verschieben eines Blattes, welches entweder über seine Ausdehnung verteilt Mikroteilbilder, von denen je ein Satz einer Makroszene entspricht, oder eine lichtempfindliche Schicht trägt,

eine Anordnung (22, 24, 28, 30) zur Beleuchtung der verteilten Mikroteilbildbereiche des genannten Blattes,

eine Lochplatte (36) , welche an festen Stellen Linsen (38) trägt, durch die Lichtkegel hindurchtreten,

jedem Lichtkegel zugeordnete Einrichtungen (42) zu seiner Faltung und damit zu seiner Verkürzung,

Einrichtungen (16) zur Begrenzung der Winkelausdehnung der Lichtkegel,

und durch einen Wechselhalter zur Aufnahme eines Durchleuchtungsschirms (46) oder eines Makrobildes, von dem eine Mikroaufzeichnung gemacht werden soll.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (38) einen Radius zwischen 0,050 Zoll und 0,150 Zoll aufweisen.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtfaltungseinrichtung eine Vielzahl von ebenen, parallelen Spiegeln (46) enthält, welche so angeordnet sind, daß ihre Ebenen einen Winkel kleiner als 90° mit der Oberfläche der Lochplatte (36) bilden und die Lichtkegel wenigstens zweimal reflektiert werden, daß

• * 4

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alle Spiegel, mit Ausnahme der an den beiden Außenseiten, auf ihren beiden Seiten versilbert sind, daß die Spiegel im allgemeinen eine längliche, rechteckige Form aufweisen, und daß die Winkelbegrenzungseinrichtung durch lichtundurchlässige Septa gebildet wird, welche sich, parallel zueinander, zwischen den Spiegeln erstrecken und mit diesen eine Vielzahl von an ihren Enden offenen Zellen begrenzen, die zusammen etwa die gleiche Ausdehnung wie der Bildschirm (46) haben.

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Faltung der Lichtkegel eine Anzahl von parallel angeordneten Prismen (50) umfaßt, welche durch Spalten (64) voneinander getrennt sind und deren reflektierende Flächen mit der Oberfläche der Lochplatte (36) einen Winkel kleiner als 90° bilden, so daß die Lichtkegel an den Innenflächen mindestens zweimal reflektiert werden.

5. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung aus einer Anzahl von Beleuchtungsblättern (74) besteht, welche jeweils innen total reflektierende Flächen und zwischen diesen in Form eines Gitters angeordnete Reflektoren (75) aufweisen.

6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Faltung eine Vielzahl von parallelen Spiegeln unfaßt, vor. denen jeweils zwei ein Beleuchtungsblatt (74) sandwichartig einschließen, wobei die Beleuchtungsblätter (74) parallel zueinander angeordnet sind und einen Winkel kleiner als 90 mit der Oberfläche der Lochplatte (36) bilden, und daß eine reflektierende Oberfläche (62) auf der einen Seite des Mikroficheblattes

welches Mikrobilder trägt, gegenüber der Lochplatte (36) angeordnet ist, so daß Licht, welches von den Reflektoren (75) aus dem Beleuchtungsblatt herausreflektiert wird, durch die Linsen (38) hindurchtritt und die Mikrobilder beleuchtet.

7. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung aus einem Blatt besteht, welches zwei innen total reflektierende Oberflächen, zwischen diesen gitterartig angeordnete Reflektoren (77) und außerdem mit den Sätzen von Mikroteilbildern fluchtend ausrichtbare Löcher aufweist.

8. Optische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Löchern des Beleuchtungs- und Lochmaskenblattes (76) Linsen (38) angeordnet sind.

9. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jeder Linse ein Spiegel angeordnet ist.

10. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang jedes Lichtkegels mehr als zwei Spiegel vorgesehen sind.

11. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Filter (R, G, E) zur Erzeugung von Farbphotos mit Schwarz/Weiß-Emulsionen vorgesehen sind.

12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Faltung der Lichtkegel relativ zueinander verdreht angeordnete Spiegel (420) vorgesehen sind.

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13. Kombiniertes optisches Blatt, insbesondere zur Verwendung in optischen Vorrichtungen zum Aufzeichnen und Betrachten von Information nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei, innen total reflektierende Oberflächen, zwischen denen in Form eines Gitters Reflektoren (77) angeordnet sind, welche Licht aus dem Blatt (76) herausreflektieren, und durch Löcher, welche mit Mikroteilbildern des verwendeten Mikrofiches fluchtend ausrichtbar sind.

14. Kombiniertes optisches Blatt nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den Löchern Linsen (38) angeordnet sind.