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Verfahren zur Herstellung von Phasenbildern für Linsenraster. Für
die Darstellung von Verwandlungs-oder lebenden - Bildern, die ohne kinematische
Wirkung zustande kommen sollen, werden vorwiegend Strichraster benutzt, die auf
darunter befindlichen Phasenbildern hin und her geschoben werden. Die Herstellung
der Phasenbilder ist verhältnismäßig einfach: das Strichraster wird auf eine photographische
Platte gelegt und auf die freien, .durch das Strichraster nicht verdeckten Zwischenräume
eine Bewegungsphase photographiert. Darauf wird das .Strichraster um eine Strichbreite
verschöben und auf die nunmehr frei gewordenen unbelichteten Stellen eine zweite
Bewegungsphase photographiert.
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Ein solches Bild macht naturgemäß einen sehr zerrissenen Eindruck,
der, wollte man gar die Bewegungsphasen zur Darstellung bringen, bis zur Undeutlichkeit
gesteigert werden würde. Weit vorteilhafter ist die Verwendung von Linsenrastern,
bei denen die Zahl der zur Darstellung kommenden Bewegungsphasen beliebig gesteigert
werden kann, wodurch vollkommen homogene Bilder mit kontinuierlichen Bewegungsvorgängen
zur Darstellung gebracht werden können. Infolge der außerordentlich schwierigen
Herstellung von solchen Phasenbildern für Linsenraster haben sie bisher keinen Eingang
in die Praxis finden können.
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Aus optischen :Gründen müssen die Brennweiten der Rasterelemente sehr
klein, ihre Vergrößerung aber groß gehalten werden. Diese Forderung bedingt aber
eine sehr große Zahl von Rasterelementen, somit äußerst schmale Bildstreifen, deren
Breite durchschnittlich nur wenige Bruchteile eines Millimeters beträgt. Eine photographische
Herstellung solcher Phasenbilder auf gleiche Weise, wie sie vorstehend für Strichraster
angedeutet wurde, würde nicht zum Ziele führen. Theoretisch wäre dies nur richtig
für ein Linsenelement, beispielsweise für das mittelste. Je weiter .die benachbarten
Linsenelemente von der Bildmitte entfernt sind, um so mehr müssen die Phasenstreifen
zur Linsenmitte, d. h. zur Mitte der sie abbildenden Rasterelemente, seitlich verschoben
werden. Praktisch kann man somit nur ganz schmale Bilder von wenigen Grad Gesichtsfeld
ohne seitliche Verschiebung der Phasenbildstreifen anfertigen; bei normalen Bildern
würden schon die der Bildmitte benachbarten Partien unscharf und die weiter seitlich
entfernten unsichtbar wenden. Für das Zeichnen solcher auf Bildwinkel korrigierter
Phasenbilder sind äußerst komplizierte mathematische Formeln entwickelt worden,
nach denen jede einzelne Linie des zur Darstellung zu bringenden Bildes berechnet
werden muß, ein Problem, das wohl mathematisches Interesse bietet, für die Praxis
aber ausscheidet.
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Es ist bis heute noch kein Verfahren bekannt geworden, welches sich
für die gewerbsmäßige Herstellung einwandfreier Phasenbilder eignet.
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Die vorliegende Erfindung soll diesen Mangel beseitigen. Zum leichteren
Verständnis
des zu beschreibenden Verfahrens muß auf die Wirkung
der Linsenraster näher eingegangen werden.
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Das Linsenraster -der Einfachheit halber soll hier nur das aus parallelen
Zylinderlinsen zusammengesetzte Raster betrachtet werden - hat den Zweck, die einzelnen
Bildstreifen der Phasenbilder so zu ordnen und zu vergrößern, daß sie als lückenloses
Bild dem Auge dargeboten werden. Jedes einzelne Linsenelement stellt, optisch betrachtet,
eine Sammellinse dar, hinter der sich ein Bildstreifen des Phasenbildes befindet,
dessen Entfernung und Breite aus der Brennweite der Rasterelemente berechnet werden
muß. Da dieser Bildstreifen nicht die volle Breite der davor befindlichen Linse
einnimmt, können rechts und links von .diesem weitere Bildstreifen angeordnet werden,
die jedoch hei Betrachtung des erstgenannten Bildstreifens unsichtbar bleiben. Auf
dieser Eigenschaft beruht die Rasterwirkung einer derartigen Linsenzusammenstellung.
Wird nun das Linsenraster zum Phasenbild mechanisch verschoben, so werden die l;enachbarten
Bildstreifen sichtbar und täuschen, wenn sie z. B. den einzelnen Phasen eines Bewegungsvorganges
entnommen sind, eine kontinuierliche Bewegung des Bildes vor. Statt einer mechanischen
Verschiebung des Linsenrasters zum Bilde kann auch eine scheinbare Bewegung des
Linsenrasters zum Bilde gewählt werden, wenn Phasenbild und Linsenraster nicht unmittelbar
aufeinandergelegt werden. Durch seitliches Verschieben oder Schwenken von Phasenbild
und Linsenraster zur Blickrichtung des Beobachters bz«-. durch Vorbeigehen des Beobachters
am Bilde wird derselbe Effekt zustande gebracht wie durch die Verschiebung des Linsenrasters
auf dem Phasenbilde. Nach bekannten optischen Gesetzen kann das Linsenraster auch
so berechnet und dimensioniert werden, daß das Phasenbild unmittelbar mit dem Linsenraster
in Kontakt gebracht werden kann und trotzdem außer der mechanischen auch die vorstehend
beschriebene scheinbare Bewegung gesichert bleibt.
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Es ist notwendig, die rein optischen Vorgänge, die sich bei der Abbildung
von Phasenbildern durch Linsenraster abspielen, wenigstens anzudeuten. Eine Sammellinse,
z. B. eine Lupe, entwirft bekanntlich ein virtuelles Bild des durch sie betrachteten
Objektes. Findet eine optisch einwandfreie Linse Verwendung, so wird das von ihr
entworfene Bild mit dem Objekt in allen seinen Elementen identisch sein. Ebenso
vergrößert auch das Linsenraster die einzelnen Bildstreifen des Phasenbildes. Würden
die Linsenelemente des Rasters nicht vergrößern, so käme ein Bild zustande, das
z. B. bei Anwendung eines Linsenrasters, welches aus parallelen Zylinderlinsen zusammengesetzt
ist, aus einzelnen getrennten Bildstreifen bestehen und einen ähnlichen Eindruck
machen würde wie die eingangs beschriebenen Bilder bei Anwendung eines gewöhnlichen
Strichrasters. Die Krümmung der Rasterlinsen ist so zu wählen, daß sie die Bildstreifen
so weit vergrößern, bis sie sich lückenlos aneinanderreihen.
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Sammellinsen haben aber noch andere Eigenschaften als eben angeführt.
Fallen Lichtstrahlen auf einen solchen Linsenkörper, so werden diese im oder nahe
dem Brennpunkt der Linse vereinigt, je nachdem ob paralleles Licht oder divergente
Lichtstrahlen Verwendung finden. Es kann nun optisch bewiesen werden, daß sich die
Begrenzungslinien des Lichtkegels, welcher bei Belichtung einer Sammellinse hinter
dieser zustande kommt, mit den Begrenzungslinien des Phasenbild-Streifens decken
müssen, welcher von der Linse abgebildet werden soll. Auf Grund dieser Erkenntnis
läßt sich ein Verfahren zur Herstellung optisch einwandfreier Phasenbilder aufbauen.
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Wäre beispielsweise die Aufgabe gestellt, durch ein Linsenraster ein
Dreieck abzubilden, das nur bei senkrechter Blickrichtung zum Linsenraster sichtbar
ist, bei seitlicher Betrachtung aber verschwindet, so kann man gemäß obiger Erkenntnis
von diesem Dreieck in natürlicher Größe eine positive oder negative Silhouette oder
Schablone anfertigen, diese auf die Vorderseite des Linsenrasters auflegen und beide,
ebenfalls von vorn, und zwar in sekrechter Richtung zum Raster, mittels einer punktförmigen
Lichtquelle beleuchten. Mit Hilfe eines transparenten Schirmes läßt sich dann auf
der Rückseite des Linsenrasters ein reelles Phasenbild dieses Dreiecks auffangen,
welches bezüglich der Breite :der Bildstreifen, ihrer gegenseitigen Lage usw. in
jeder Beziehung allen theoretischen Anforderungen genügt, die an ein Phasenbild
gestellt werden müssen, das, an die Stelle des aufgefangenen Bildes gebracht und
durch das gleiche Linsenraster betrachtet, ein virtuelles Bild erzeugen soll, welches
bezüglich Form und Größe der aufgelegten Silhouette völlig identisch ist. Wäre an
Stelle des transparenten Schirmes eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht worden,
so würde diese nach ihrer Entwicklung ohne jedes zeichnerische oder rechnerische
Zutun ein theoretisch einwandfreies Phasenbild ergeben. Es ist klar, daß auch die
Randpartien der Silhouette Phasenstreifen liefern müssen, die ei;enfalls ohne weiteres
fortschreitend, entsprechend- der jeweiligen Größe des Bildwinkels, verschoben sind.
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Auf einen weiteren, sehr ins Gewicht fallenden
Vorteil
dieser Methode muß noch hingewiesen werden. Macht man die Annahme, daß Phasenbilder
für Linsenraster wirklich richtig gezeichnet und ihre Streifen obigen Erwägungen
entsprechend gruppiert- werden könnten, so wird stillschweigend vorausgesetzt, daß
absolut einwandfreie Linsenraster Verwendung finden, denn sonst müßte ja das:entste'hende
Bild.verzerrt erscheinen. Solche Linsenraster-gibt es aber nicht, und sie werden
auch aus praktischen Gründen nicht hergestellt werden können. Selbst bei sorgfältigster
Anfertigung werden kleine Fehler in der Linsenkrümmung und die gefürchteten Schlieren
nicht zu vermeiden sein. Das beste Phasenbild wird aber durch ein solches Linsenraster
mehr oder weniger falsch und verzerrt wiedergegeben. Bei der besc'hriebenen- Methode
können solche Fehler nicht vorkommen, da das Linsenraster zwei-. mäl in entgegengesetzter
Richtung von .den Lichtstrahlen :durchsetzt wird, Linsenfehler somit herausfallen.
Setzt man beispielsweise eine fehlerhafte Linse voraus, auf welche eine Silhouette
oder Schablone bestimmter Form gelegt wird, .und belichtet, so müß natürlich auch
ein fehlerhaftes Bild entstehen. Wird dieses fehlerhafte Phasenbild nun durch die
gleiche fehlerhafte, erzeugende Linse betrachtet, so muß der Fehler nunmehr in entgegengesetzter
Richtung wirksam werden, das Bild also wieder fehlerlos erscheinen. Dieses Verfahren-
hat .demnach die überaus wichtige Eigenschaft, selbstkorrigierend zu sein.
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Das eben beschriebene, optisch zustande.gekommene Phasenbilld würde
ein Einphasenbild sein. Eine geringe Verschiebung des Rasters zum Phasenbild läßt
das Bild' verschwinden, ohne ein neues, anders geartetes an seine Stelle zu setzen.
Das Bild kann nur von einem Punkt aus in seiner vollen Ausdehnung richtig gesehen
werden, nämlich dann, wenn sich der Beobachter an der gleichen Stelle befindet wie
bei der Erzeugung des Bildes die punktförmige !Lichtquelle. Rechts und links von
diesem Punkte wird .das Bild unsichtbar sein. Dies wird ja. auch bezweckt. Vor und
hinter diesem Punkte wird .das Bild verzerrt erscheinen, oder mit anderen 'Worten:
die Entfernung des Beobachters vom Bilde ist für die richtige Bildwirkung maßgebend.
Dies ist zweifellos ein Mangel, der behoben werden muß und sich auch beheben läßt.
Würde beispielsweise .die Aufgabe lauten, ein Phasenbild herzustellen, welches von
2o m bis zu i m Entfernung absolut randscharf und verzeichnungfrei gesehen werden
soll, so kann man zwei Wege einschlagen, entweder man belichtet von i m Entfernung
punktförmig und danach nochmals aus der gleichen Entfernung mit parallelem Licht,
oder man belichtet gleichzeitig mit - mehreren hintereinanderliegenden punktförmigen
Lichtquellen, deren letztere in 20 m Entfernung liegt, wobei die Lichtquellen in
ihrer Intensität :der quadratischen Abnahme .der Lichtstärke angepaßt werden müssen.
Praktische Versuche haben ergeben, daß man .auf 2o ,m mit drei Lichtquellen auskommt.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß das optisch erzeuge Phasenbild
mit Hilfe des Linsenrasters nur dann ein virtuelles Bild gibt, wenn die Blickrichtung
des Beschauers mit jener der .erzeugenden Lichtstrahlen zusammenfällt.. Wäre nach
der ersten Belichtung der dreieckigen Silhouette eine andere Schablone' aufgelegt
und nach einer geringen Schwenkung oder seitlichen Verschiebung des Rasters -und
der lichtempfindlichen Schicht bzw.,der Lichtquelle erneut exponiert worden, so
würden sich neben .den Bildstreifen des ersten Phasenbildes solche eines zweiten,
in diesem Falle die eines Kreuzes, angeordnet haben; es wäre ein Zweiphasenbild
entstanden. Ein Beschauer, der sich beispielsweise an diesem Bilde vorbeibewegt,
wird anfänglich nur einen weißen Schirm erblicken, dann in Aufeinanderfolge erst
ein Dreieck, :dann ein Kreuz und schließlich wieder vor einem leeren weißen Schirm
stehen. Es ist unschwer einzusehen, daß auf diese Weise eine große Zahl von einzelnen
Verwandlungsbildern oder von Bewegungsphasen nacheinander aufgenommen, also Vielphasenbilder
hergestellt werden können.
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Für .die Aufnahme der Phasenbilder ist es nicht unbedingt nötig, Silhouetten
oder Schablonen auf das Raster aufzulegen; -beispielsweise kann man auch Schattenbilder
lebender und sich fortbewegender Personen oder Tiere auf das Raster werfen und derart
auf der lichtempfindlichen Schicht Phasenbil--der erhalten, die völlig kontinuierliche
Bewegungsvorgänge zur Darstellung bringen.
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Erwähnt soll noch werden, daß solche Phasenbilder nach der beschriebenen
Methode natürlich auch in bunten Farben erhalten werden können, wenn als photographische
Schicht solche Verwendung finden, wie sie für die Photographie in natürlichen Farben
bekannt geworden sind.