Optisches Filter mit einer bestimmten Lichtdurchlässigkeitsverteilung über der Filterfläche
Die Erfindung betrifft ein optisches Filter mit einer bestimmten Lichtdurchlässigkeitsverteilung über der Filterfläche.
Zur Heiligkeitsregulierung und zur Verbesserung der Ausleuchtung in Beleuchtungsstrahlengängen ist die Verwendung von in Bezug auf die Farbe nicht selektiver Filter - im allgemeinen als Graufilter Ibezeichnet bekannt. Diese Filter werden sowohl als Absorptionswie auch als Interferenzfilter hergestellt.
Die Herstellung von Graufiltern mit örtlich unterschiedlicher Transmission, welche zur Helligkeitsregulierung in Beleuchtungsstrahlengängen dienen, wie Stufenund Verlauffilter, ist jedoch sehr schwierig und Idemze- folge relativ teuer. Insbesondere Interferenzstufen- und Verlauffilter, !bei welchen die Interferenzschichten unterschiedlicher Dicke im Hochvakuum mit Hilfe verschiebbarer Blenden aufgebracht werden, haben den Nachteil, dass die Schichtdicke der einzelnen Filter nicht absolut gleichmässig ist. Es ist nicht ohne weiteres möglich, Interferenzstufen- oder Verlauffilter mit guter Reproduzierbarkeit ihrer Eigenschaften rationell herzustellen.
Ein weiterer Nachteil dieser Filter ist, dass die spektralen Eigenschaften sehr stark vom Einfallwinkel des Lichtes abhängen.
Ein grosser Nachteil der Absorptionsgraufilter besteht darin, dass sie nicht absolut farbneutral hergestellt werden können, und dass sich die Wellenlängenabhängigkeit der Absorption bei der Verwendung von Gläsern aus verschiedenen Schmelzen ändert, auch wenn jeder Schmelze die einzelnen Grundstoffe für die Filterwirkung im genau gleichen Mischungsverhältnis zugesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Filter, insbesondere mit örtlich unterschiedlicher Transmission, zu entwickeln, welches sich mit guter Reproduzierbarkeit wirtschaftlich und billig herstellen lässt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filter aus einem transparenten Körper besteht, auf dessen Vorder- und/oder Rückseite opake oder teildurchlässige, nicht slektive oder aus Schichten, deren Durchlässigkeit von der Wellenlänge abhängt, bestehende Punkte rasterförmig aufgebracht sind.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwei Anordnungen erfindungsgemässer Filter in optischen Geräten näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 eine Ansicht auf die mit opaken, rasterförmig angeordneten Punkten versehene Oberfläche eines transparenten Körpers,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Projektionsgerät, und
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein Gerät zur Herstellung von Colorkopien.
Bei ider Herstellung der neuen Filter wird von einer Originalvoriage - unter Zwischenschaltung eines Kontakt- oder Gravurrasters - zuerst ein Rasterpositiv auf einer sehr konstrastreich arbeitenden photographischen Emulsion hergestellt. Die Originalvorlage kann im Massstab 1:1 kopiert werden. Wird eine grössere Genauigkeit gefordert, werden die Vorlagen grösser angefertigt und dann mit Hilfe einer Reprokamera reduziert. Im Photokopierverfahren wird das Reasterpositiv reproduziert.
Die örtliche Dichte lässt sich mit einem elektrischen Densitometer messen. Es handelt sich dabei um eine integrale Messung, bei der ein Mittelwert aus den Dichten der opaken und transparenten Flächenelemente gebildet wird.
Mit diesem Verfahren können auch Filter hergestellt werden, bei denen die integrale Durchlässigkeit einer bestimmten Fläche eine innerhalb weiter Grenzen beliebige Funktion des Ortes ist.
Durch besondere photographische Methoden ist es möglich, Rasteroriginale mit besonderen Eigenschaften herzustellen, die mit anderen Methoden kaum wirtschaftlich angefertigt werden können. Wenn das Rasteroriginal einmal angefertigt ist, können Kopien davon in beliebiger Stückzahl mit sehr guter Reduzierbarkeit sehr preiswert hergestellt werden.
Ein weiterer grosser Vorteil der neuen Filter besteht darin, dass sie absolut farbneutral sind.
Mit den neuen Filtern ist es sehr gut möglich, Flächen mit einer bestimmten Beleuchtungsstärkevertei- lung auszuleuchten. Zu diesem Zweck wird der Abstand des Filters von der auszuleuchtenden Fläche so gross gewählt, dass die Rasterstruktur des Filters verschmiert wird und auf der auszuleuchtenden Fläche nicht mehr störend in Erscheinung tritt.
Ferner erlaubt eine Verallgemeinerung dieses Erfindungsgedankens, durch punktförmiges Auftragen von Schichten, deren Durchlässigkeit von der Wellenlänge abhängt, die Herstellung von Farbfiltern, welche sich im gewissen Umfange zur Farbmischung eignen.
Bei Herstellung von Farbfiltern, die sich zur Ver änderung der Weisskomponente eignen, werden in an sich bekannter Weise - siehe z. B. H. Anders, Dünne Schichten für die Optik , Stuttgart, 1965 - Interferenz- schichtsysteme mit selektiver spektraler Transmission oder ein aus einer oder mehreren selektiv absorbierenden Schichten bestehendes System gemäss Idem Erfindungsgedanken rasterförmig z. B. auf farbloses Glas aufgebracht.
Bestehen die auf farbloses Glas aufgebrachten Rasterpunkte z. B. aus einem purpurdurchlässigen Schichtsystem, so lässt ein gemäss der Erfindung ausgebildetes Verlauffilter an einem Ende das einfallende Licht unverändert hindurch, während am anderen Ende nur Licht der Farbe Purpur hindurchgelassen wird. In den dazwischenliegenden Bereichen des Filters variiert das Verhältnis zwischen total durchlässiger und purpurdurchlässiger Fläche zwischen den beiden Extremwerten, so dass mit einem Filter der beschriebenen Art die
Sättigung der Farbe Purpur von 0 bis zur durch das Schichtsystem gegebenen maximalen Sättigung variiert werden kann.
Werden spektralmässig selektiv wirkende Rasterpunkte auf Farbgläser aufgebracht, erhält man Farbfilter die zur Veränderung der dem Grundfilter- das heisst dem Farbgias, auf dem die Rasterpunkte aufgebracht wurden - entsprechenden Farbkomponente dienen können.
Filter dieser Art sind geeignet für die Lichtmischung in Farbköpfen, die z. B. in Geräten für die Anfertigung von Colorkopien Verwendung finden.
Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 ein transparenter Körper bezeichnet, dessen eine optisch wirksame über fläche mit opaken, rasterförmig angeordneten Punkten 2 versehen ist. Diese opaken Punkte 2 sind der besseren Erkennbarkeit halber stark überhöht gezeichnet. Von einer nicht gezeichneten Beleuchtungsquelle kommende Lichtstrahlen 3 werden durch die opaken Punkte 2 am Durchtritt durch den transparenten Körper 1 gehindert, während sie in den nicht abgedeckten Gebieten 4 ungehindert hindurchgelassen werden. Es ist sicher leicht verständlich, dass in der Zone 5, bedingt durch die grössere Abdeckung, der Anteil des hindurchgelassenen Lichtes kleiner ist als in Ider Zone 6, und dass in der Zone 7, welche die geringste Abdeckung aufweist, am meisten Licht durch den transparenten Körper 1 fällt.
Mit 8 ist in Fig. 3 ein Filter bezeichnet, welches zwischen einer Beleuchtungsquelle 9 und einem Kondensor 10 angeordnet ist. Unterhalb des Kondensors 10 befindet sich eine zu projizierende Vorlage 11 über dem Projektionsobjektiv 12 und der Projektionsebene 13. Mit dieser Anordnung wird der speziell bei Weitund IYberweitwinkelobjektiven störende Abfall der Beleuchtungsstärke zum Rande des Bildfeldes ausgeglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die opaken Punkte des Filters 8 so angeordnet sind, dass die Lichtdurchiässigkeit dieses Filters 8 entsprechend dem Abfall der Beleuchtungsstärke des Aufnahmeobjektives gegen den Bildwand zunimmt.
Dadurch wird erreicht, dass innerhalb der gesamten Abbildung in der Pro jektionsebene ein den wirklichen Grauwerten entspre chendes Bild entsteht.
In Fig. 4 sind drei erfindungsgemässe Filter 14, 15 und 16 zwischen zwei Kondensorlinsen 17 und 18 beispielsweise so angeordnet, dass sie mit einer nicht ge zeichneten mechanischen Einrichtung in Richtung des Doppelpfeiles A einzeln verschiebbar sind. Je eine optisch wirksame Oberfläche dieser Filter 14, 15 und 16 ist mit rasterförmig angeordneten Punkten beschichtet, deren Durchlässigkeit von der Wellenlängesdes Lichtes abhängt. So bestehen im vorliegenden Anwendungsbeispiel die Punkte des Filters 14 aus einem gelbdurchlässigen, die des Filters 15 aus einem purpurdurchiässigen und die des Filters 16 aus einem blaugündurchlässigen Schichtsystem, wobei jeder Filter Zonen aufweist, innerhalb welchen der Weissanteil des durchfallenden Lichtes gleich, aber von Zone zu Zone unterschiedlich ist.
Die Beleuchtungsquelie 9, die Vorlage 11, das Objektiv 12 und die Projektionsebene 13 haben die gleiche Funktion wie in Fig. 3. Mit dieser Anordnung der erfindungsgemässen Filter im Beleuchtungsstrahlengang eines Gerätes zur Herstelung von Colorkopien können Colornegative so beleuchtet werden, dass man farbstichfreie Kopien erhält.
Optical filter with a certain light transmission distribution over the filter surface
The invention relates to an optical filter with a specific light transmission distribution over the filter surface.
The use of filters that are not selective in relation to the color - generally referred to as gray filters I - is known for regulating the brightness and improving the illumination in illuminating beam paths. These filters are manufactured as both absorption and interference filters.
The production of gray filters with locally different transmission, which are used to regulate the brightness in illuminating beam paths, such as step and graduated filters, is very difficult and consequently relatively expensive. In particular, interference step and graduated filters, in which the interference layers of different thicknesses are applied in a high vacuum with the aid of displaceable diaphragms, have the disadvantage that the layer thickness of the individual filters is not absolutely uniform. It is not easily possible to produce interference step or graduated filters with good reproducibility of their properties in an efficient manner.
Another disadvantage of these filters is that the spectral properties are very dependent on the angle of incidence of the light.
A major disadvantage of gray absorption filters is that they cannot be produced with absolutely neutral colors, and that the wavelength dependency of the absorption changes when glasses from different melts are used, even if the individual basic substances for the filter effect are added to each melt in exactly the same mixing ratio .
The object of the invention is to avoid these disadvantages and to develop a filter, in particular with a locally different transmission, which can be manufactured economically and cheaply with good reproducibility.
The invention is characterized in that the filter consists of a transparent body, on the front and / or back of which opaque or partially permeable, non-reflective or layers consisting of layers whose permeability depends on the wavelength are applied in a grid pattern.
An exemplary embodiment of the invention and two arrangements of filters according to the invention in optical devices are described in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 shows a cross section according to the section line I-I in Fig. 2,
2 shows a view of the surface of a transparent body provided with opaque, grid-shaped dots,
3 shows a schematic longitudinal section through a projection device, and
4 shows a schematic longitudinal section through a device for producing color copies.
During the production of the new filters, a screen positive is first produced from an original template - with the interposition of a contact or engraving screen - on a photographic emulsion with very high contrast. The original template can be copied on a 1: 1 scale. If greater accuracy is required, the templates are made larger and then reduced with the help of a repro camera. In the photocopying process, the reaster positive is reproduced.
The local density can be measured with an electric densitometer. This is an integral measurement in which an average value is formed from the densities of the opaque and transparent surface elements.
This process can also be used to manufacture filters in which the integral permeability of a specific area is an arbitrary function of the location within wide limits.
Special photographic methods make it possible to produce raster originals with special properties that can hardly be produced economically with other methods. Once the raster original has been made, any number of copies of it can be made very inexpensively with very good reducibility.
Another big advantage of the new filters is that they are absolutely color-neutral.
With the new filters it is very possible to illuminate areas with a certain illuminance distribution. For this purpose, the distance between the filter and the surface to be illuminated is selected to be so large that the grid structure of the filter is smeared and no longer appears disruptive on the surface to be illuminated.
Furthermore, a generalization of this idea of the invention, through the point-like application of layers, the permeability of which depends on the wavelength, allows the production of color filters which are to a certain extent suitable for color mixing.
In the production of color filters that are suitable for changing the white component Ver, are known in a manner - see z. B. H. Anders, Thin layers for optics, Stuttgart, 1965 - interference layer systems with selective spectral transmission or a system consisting of one or more selectively absorbing layers according to the idea of the invention, grid-like z. B. applied to colorless glass.
If the grid points applied to colorless glass exist e.g. B. from a purple-permeable layer system, a graduated filter designed according to the invention allows the incident light to pass through unchanged at one end, while only light of the color purple is allowed to pass through at the other end. In the intermediate areas of the filter, the ratio between totally permeable and purple permeable area varies between the two extreme values, so that with a filter of the type described the
The saturation of the color purple can be varied from 0 to the maximum saturation given by the layer system.
If halftone dots with a spectrally selective effect are applied to colored glasses, color filters are obtained which can be used to change the color component corresponding to the basic filter, i.e. the colored glass on which the halftone dots were applied.
Filters of this type are suitable for the light mixing in color heads, which z. B. found in devices for the production of color copies use.
1 with a transparent body is designated in FIGS. 1 and 2, one of which is an optically effective surface with opaque, grid-shaped points 2 is provided. These opaque points 2 are drawn in a greatly exaggerated manner for the sake of better visibility. Light rays 3 coming from an illumination source (not shown) are prevented by the opaque points 2 from passing through the transparent body 1, while they are allowed to pass through unhindered in the uncovered areas 4. It is certainly easy to understand that in zone 5, due to the greater coverage, the proportion of light transmitted is smaller than in zone 6, and that in zone 7, which has the least coverage, most of the light through the transparent Body 1 falls.
In FIG. 3, 8 denotes a filter which is arranged between an illumination source 9 and a condenser 10. Below the condenser 10 is a template 11 to be projected above the projection lens 12 and the projection plane 13. This arrangement compensates for the disruptive drop in illuminance towards the edge of the image field, especially with wide and wide angle lenses. This is achieved in that the opaque points of the filter 8 are arranged in such a way that the light permeability of this filter 8 increases in accordance with the decrease in the illuminance of the taking lens against the screen.
This ensures that an image corresponding to the actual gray values is created within the entire image in the projection plane.
In FIG. 4, three filters 14, 15 and 16 according to the invention are arranged between two condenser lenses 17 and 18, for example, so that they can be individually displaced in the direction of the double arrow A with a mechanical device not shown. One optically effective surface of each of these filters 14, 15 and 16 is coated with points arranged in a grid, the permeability of which depends on the wavelength of the light. In the present application example, the points of the filter 14 consist of a yellow-permeable layer system, those of the filter 15 of a purple-permeable and those of the filter 16 of a blue-and-green-permeable layer system, each filter having zones within which the white portion of the light passing through is the same but from zone to zone Zone is different.
The illumination source 9, the original 11, the objective 12 and the projection plane 13 have the same function as in FIG. 3. With this arrangement of the filters according to the invention in the illumination beam path of a device for producing color copies, color negatives can be illuminated in such a way that copies are obtained without color cast .