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Vorrichtung zur Belebung von optisch projizierten Bildern Die Neuerung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Belebung von optisch projizierten Bildern
und insbesondere auf solche, die bei einem Projektor verwendet werden können, der
ein Bild von einem normalerweise feststehenden Transparentbild projiziert.
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Auf vielen Gebieten ist es üblich, Schaubilder im Zusammenhang mit
der Erläuterung oder Erklärung von naschinen, elektrischen Systemen, physikalischen,
chemischen und mathematischen Prinzipien, medizinischen und chirurgischen Verfahren
und so weiter, zu verwenden. Zu diesen Zwecken sind bisher Arbeitsmodelle, belebte
Schalttafeln zur Schulungszwecken, mechanisch belebte Transparente, Trickfilme,
nacheinander projizierte statische Transparentbilder od. dgl. verwendet Torden.
çhrend sich diese Bilder für gewisse Zwecke durchaus
eignen, haben
jedoch derartige Schaubilder nach dem bisherigen Stand der Technik ganz bestimmte
Nachteile.
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Arbeitsmodelle gestatten oft nicht ein ungehindertes Betrachten aller
Teile des Llodelles und ihres Verhältnisses zueinander im Betrieb, können nur schwierig
bei der Darstellung solcher Erscheinungen wie Verbrennung, Fliessen des elektrischen
Stromes und Fliessen von Medien verwendet werden und können einer größeren Gruppe
von Betrachtern nur schwer vorgeführt werden. Beliebte Schulungsschaubilder können
verwendet werden, um gewisse Arten von Systemen und das Arbeitsverhältnis von Teilen
bei gewissen Arten von Vorrichtungen vorzuführen, aber sie sind platzraubend, schwierig
zu bewegen und sind oft von einer besonderen Kraftquelle abhängig. chanisch belebte
Transparentbilder können vorteilhaft verwendet erden, um verschiedene Vorrichtungen
und Systeme vorzuführen, aber eignen sich nicht dazu, das Fliessen von Strom, die
Bewegung von Medien, die Verbrennung oder die'Jirkung vn Elektronen zu zeigen. Filme
verschiedener Arten sind für die meisten Zwecke zufriedenstellend, sind aber außergewöhnlich
teuer und zeigen im Gebrauch nur eine geringe Apassungsfähigkeit. Nacheinander projizierte
statische Transparentbilder eignen sich zum Illustrieren verhältnismäßig einfacher
Gegenstände, können aber nicht verwendet werden, um das Fliessen von Strom, die
Bewegung von Teilen und in vielen Fällen das Arbeitsverhältnis von Teilen einer
Vorrichtung zu zeigen.
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Ein Zweck der vorliegenden Neuerung ist, eine verhältnismäßig einfache
und billige Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, einen bestimmten Teil des
Gesamtbildes, das belebt gezeigt werden soll so vorzuführen, während der Rest des
Bildes unbewegt bleibt.
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Die Vorrichtung nach der Neuerung umfaßt ein Lichtpolarisierungselement,
das sich um eine Achse drehen kann, die parallel zum des projizierten Lichtes liegt,
ein Mittel zum Halten einer lichtpolarisierenden Schicht in Uege des projizierten
Lichtes in Ausrichtung mit einem Teil des Bildes und eine Einrichtung, die eine
doppelbrechende Schicht trägt und so angeordnet ist, daß, wenn sie in den Pfad des
projizierten Lichtes gebracht wird, die doppelbrechende Schicht zwischen der polarisierenden
Schicht und dem drehbaren polarisierenden Element liegt. Die polarisierende Schicht
und die doppelbrechende Schicht können vorzugsweise als eine Uberlagerungsschicht
ausgebildet sein, die auf einem Transparentbild aufgebracht ist oder sie können
mit einem Scharnier montiert sein, so daß sie in einfacher'.. eise in eine Stellung
im Uege des Lichtes bewegt werden können, die den gewählten Teil des Bildes wiedergibt.
Eine Vielzahl von''Jberlagerungsschichten kann verwendet werden, um verschiedene
Teile des Bildes zu beleben.
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Im allgemeinen kann die vorliegende Neuerung dadurch ausgeführt werden,
daß ein in üblicher Art und Weise hergestelltes
Transparentbild
verwendet uird, das den wiederzugebenden Gegenstand darstellt und daß das projizierte
durch das
| Transparentbild verlaufende Licht veranlasst wird, nach- |
| / |
| einander durch ein erstes polarisierendes Element, minde- |
| stens ein doppibrechendes Element, das selektiv gegenüber |
dem Bild des Transparentbildes angeordnet ist und durch ein zweites Polarisierungselement
zu verlaufen, nährend ein Polarisierungselement gegenüber dem anderen gedreht wird,
so daß die optische Achse des ersteren, das als das Polarisierungselement angesehen
werden kann, gegenüber dem zeiten verändert wird, das als das Analysierungselement
angesehen werden kann. Jedes doppelbrechende Element rird in das Projektionssystem
so eingebracht, daß es in der Verlaufrichtung des Pro' jektionslichtes mit einem
gegebenen Teil des Bildes auf dem Transparentbild ausgerichtet ist und sie aus der
nachstehenden Beschreibung hervorgeht, verursacht das Einführen eines jeden doppelbrechenden
Elementes in das Projektionssystem eine scheinbare Bewegung des Teiles des projizierten
Bildes, der von dem Teil des Transparentbildes abgeleitet wird, mit dem das doppelbrechende
Element ausgerichtet wird.
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Die Neuerung kann teilweise durch die allgemein anerkannte Theorie
erläutert werden, die die Wirkung von doppelbrechenden Elementen auf polarisiertes
Licht anbetrifft,"en ein dünner doppelbrechender Kristall oder eine dünne Platte
doppelbrechenden Harzmaterials zwischen zwei dünne Platten lichtpolarisierenden
Materials gebracht wird, ist ein durch alle
drei Elemente projiziertes
Bild von einer ganz bestimmten Farbe. Das kommt daher, daß, wenn ein Lichtstrahl
auf ein doppelbrechendes Element fällt, der Strahl im allgemeinen in zwei planpolarisierte
Strahlen zerlegt wird, bei denen die 'Vibrationsebenen in rechten'..'inkeln zueinander
liegen. Diese beiden Strahlen durchlaufen das doppelbrechende Element mit verschiedenen
Geschwindigkeiten, so daß eine Phasendifferenz zwischen den beiden Strahlen eingebracht
wird. Der. @ert dieser Phasendifferenz für jede beliebige gegebene Wellenlänge des
Lichtes hängt vom Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen den beiden Lichtstrahlen
und der Länge des Pfades durch das doppelbrechende Material ab.
| Das dem doppelbrechenden Element zugeführte Licht wird durch |
| das erste Polarisierungselement planpolarisiert und beim |
| Eintreten in das doppelbrechende Material wird es in zwei |
| Bestandteile zerlegt, die in rechten Winkeln zueinander po- |
larisiert sind. Beim Austritt aus dem doppelbrechenden Element und beim Eintritt
in das zweite Polarmsierungselement werden diese beiden Komponenten wiederum in
einen planpolarisierten Strahl kombiniert. Jedoch ist ein Phasenunterschied zwischen
die beiden Komponenten eingebracht worden und diese Phasendiffenrenz hängt von der
Art und Dicke des doppelbrechenden Materials ab, das zwischen die beiden Lichtpolarisierungselemente
eingebracht ist. Dieser Phasenunterschied kann durch selektive'zahl des doppelbrechenden
Materials und Verwendung einer Vielzahl von doppelbrechenden Elementen"programmiert
"werden,
die nacheinander in das optische System eingebracht werden, um eine scheinbare Belegung
des projizierten Bildes zu erreichen.
| heitere Merkmale und Vorteile der Neuerung drgeben sich aus |
| 'Teuerung drgeben sich aus |
der nachstehenden Beschreibung zweier in den beigefügten schematischen Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die halbschematisch eine
Form der. Vorrichtung nach der feuerung an einem üblichen Projektor zeigt, Fig.
2 ist eine bruchstübkweise perspektivische vergrößerte Ansicht eines Teiles eines
Uberlagerungsteils, der in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird, Fig. 3 ist
eine halbschematische Ansicht ähnlich der Fig. 1, die eine zweite Ausführungsform
der Neuerung zeigt, und Fig. 4 ist eine teilweise perspektivische vergrößerte Ansicht
eines Teiles einer Überlagerungsschicht, die in der Vorrichtung nach Fig. 3 verwendet
wird.
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In Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist gezeigt, daß die dargestellte
Ausführungsform ein normaler oben au geordneter Projektor, in gestrichelten Linien
dargestellt, ist und eine Lichtquelle 1, eine Projektionslinse 2 und einen Projektionspiegel
3 aufweist, wobei das Licht waagerecht oder in anderer Form von dem Spiegel zu einem
nicht gezeigten Bildschirm ver-
| laut. time bei derartigen Vorrichtungen üblich, v/ird ein |
| CD |
statisches Transparentbild 4, das das zum Zeigen zu projizierende Bild darstellt,
in jeder beliebigen Art und Weise zwi-
| schen der 1, ichto |
| schen der Lichtquelle und der Linse gehalten. In diesem Falle |
ist ein vollständiges Bild bei 5 dargestellt.
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Zum wahlweisen Einbringen in das optische System des Projektors ist
eine Vielzahl von mehrschichtigen Auflagen 6 gezeigt, von denen jede aus einer durchsichtigen
Trägerplatte 7 ? einer Plattenschicht aus doppelbrechendem Material 8 und einer
dünnen Plattenschicht von lichtpolarisierendem material 9 besteht,--, sie in Fig.
2 gezeigt. Jede Auflage 6 ist beweglich so gehalten, daß die Überlagerungsschicht
von Hand oder in anderer Weise in Übereinstimmung mit einem gegebenen Teil des Bildes
5 gebracht werden kann, so daß, wenn die Auflage so verschoben wurde, Licht aus
der Lichtquelle 1 zunächst durch das Transparentbild 4, dann durch die lichtpolarisierende
Platte 9 und die doppelbrechende Platte 8 und zwar in dieser Reihenfolge in dem
besonderen von der Auflage überdeckten Bereich verläuft.
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In geeigneter Art und Weise über dem Transparentbild und über
| den Auflagen angebracht ist ein Analysierungselement 10, das |
| C> |
eine kreisförmige lichtpolarisierende Scheibe 11 auf'jeist, die drehend von einem
Elektromotor 12 angetrieben wird, der sich an einem Träger 13 befindet, der am Linsenrohr
oder irgendeinem anderen geeigneten Teil des Projektors angebracht sein kann.
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Der Lichtanalysator ist so angeordnet, daß die Polarisierungsscheibe
1-'quer
zum Lichtpfad von einer Lichtquelle zur Linse liegtund die Achse der Drehung der
Scheibe sich parallel zu diesem Pfad erstreckt. Der elektrische Antriebsmotor und
sein Getriebe, falls ein solches vorhanden ist, sind so angeordnet, daß sie die
Polarisierungsscheibe 1-1 mit einer vorherbestimmten im wesentlichen gleichmäßigen
Geschwindigkeit eintreiben.
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Uenn die Jberlagerungsschichten 6 sich in Ruhestellung befinden, wie
in Fig. 1 gezeigt, steht das projizierte Bild still, obuohl der Analysator 10 im
Betrieb ist, da keines der doppelbrechenden Elemente 8 in den Lichtpfad des Projektors
gebracht ist.
| *.'enn jedoch jede Überlagerungsschicht an ihre Stelle gebracht |
| in |
wird, bringt sie ein lichtpolarisierendes Element 9 und ein doppelbrechendes Element
8 in Ausrichtung mit einem ausgewählen teil des Bildes 5 und die Bewegung dieses
Bildteiles geht so lange weiter als 1.) die Überlagerungsschicht sich am Ort und
Stelle befindet und 2.) die Drehung der polarisierten Scheibe 11 weitergeht.
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Es ist klar, daß jede Überlagerungsschicht 6 so angeordnet ist, daß
sie mit ihrem eigenen besonderen Teil des Bildes in Übereinstimmung steht. Demgemäß
kann in der tatsächlichen Praxis das Bild zunächst mit allen Jberlagerungsschichten
in Ruhestellung gezeigt uerden, um ein statisches Bild zu zeigen, wonach
| eine erste der ûberlagerungsschichten in ihre Arbeitsstellung |
| CD |
gebracht wird, um einen ersten Teil des Bildes in Bewegung zu
zeigen, wonach eine zweite Schicht in Arbeitsstellung gebracht wird, um einen zweiten
Teil des Bildes in Bewegung zu zeigen usw. Falls es notwendig ist, daß zwei ûberlagerungsschichten
des gleichen Bildteil einschließen, dann wird eine dieser'Jberlagerungsschichten,
die zuerst eingebracht wird, entfernt, bevor die zweite Überlagerungsschicht in
das optische System eingebracht wird.
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Die Art der Bewegung, die sich in dem projizierten Bild als Ergebnis
des Einbringens eines doppelbrechenden I. Iaterials 8 und der Drehung der Scheibe
11 ergibt, hängt von der besonderen Art des doppelbrechenden Materials ab. So kann
die geradlinige Bewegung durch die Verwendung eines gegebenen doppelbrechenden Matreials
erreicht werden, die Drehbewegung durch die Verwendung eines weiteren, usw. Durch
Einführen eines doppelbrechenden Materials, das ein Halbwellenumkehren durchführen
kann, kann die in dem projizierten Bild erreichte Bewegung umgekrht werden.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine geeignete Art der Anbringung von
Überlagerungsschichten 6 die, diese entweder direkt an dem Transparentbild 4 mit
Scharnieren oder an seinem Träger an Stellen außerhalb des Bildbereiches zu befestigen.
Bo können die Überlagerungsschichten Trägerplatten 7 aufweisen, die sehr dünn und
biegsam sind, wobei ein Kantenteil der Trägerplatte an dem Transparentbild 4 angkklebt
ist und die gewünschte Scharnierwirkung von der Biegsamkeit der Trägerplatte 7 gewährt
wird.
| Auf diese eis e wird eine richtige Ausrichtung der u'berlagerungs- |
| C> |
schicht mit dem Transparentbild sichergestellt und es ist lediglich
notwendig, zu bewirken, daß die Uberlagerungschicht ihre natürliche flache Lage
auf dem Transparentbild einnimmt. Um eine optimale Stärke und Klarheit des projizierten
Bildes zu erreichen, ist es wünschenswert, die Überlagerungsschichten 6 so dünn
wie möglich zu machen und dafür IIaterialien höchster Durchsichtkeigkeit zu verwenden.
Die Schichtenausbildung der Elemente 7,8 und 9 der Dberlagerungsschichten 6 kann
in jeder beliebigen geeigneten Art und Weise erreicht werden. So können beispielsweise
die Platten oder Filme polarisierender und doppelbrechender Materialien mit einem
Überzug von durchsichtigen Selbstklebe-Klebstoff auf ihren entsprechenden Oberflächen
versehen werden.
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Bei der Ausführungsform der Neuerung wie in Fig. 3 und 4 dargestellt,
wird der gleiche Ständerprojektor verwendet, wie unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben.
In diesem Falle liegt jedoch eine umlaufende lichtpolarisierende Scheibe 20 zwischen
der Lichtquelle 1 und dem Transparentbild 21. Die Scheibe 20 wird in jeder beliebigen
geeigneten Art und weise angebracht, um sich um eine senkrechte Achse zu drehen
und wird durch ein von einem Motor angetriehenen Reibrad 22 gedreht, das am Umfang
der Scheibe 20 angreift.
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Das Transparentbild 21 schafft das übliche statische Bild und zusätzlich
sind an seiner oberen Fläche ein oder mehrere eine Belebung hervorrufende Überlagerungsschichten
23 angeordnet. Wie in Fig. 4 gezeigt, besteht die Überlagerungsschicht
23
aus einer dünnen Platte doppelbrechenden Materials 24, das direkt an dem Transparentbild
21 anhaftet und einer dünnen Schicht eines lichtpolarisierenden Materials 25, das
direkt an der oberen Fläche der doppelbrechenden Platte 24 angeklebt ist.
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So lange die Kombination des Transparentbildes 21 und der Überlagerungsschicht
23 sich an ihrem Platz befindet, und die Polarisierungsscheibe 20 umläuft, schafft
die Projektion auf dem Bildschirm ein Schaubild, in dem diese von der Überlagerungsschicht
23 bedeckten Teile belebt sind, wobei das Arbeitsprinzip das gleiche ist, wie unter
Hinweis auf Fig. 1 und 2 beschrieben.
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Vorteilhafterweise wird die vorliegende Neuerung dadurch ausgeführt,
daß die neuartigen doppelbrechenden Gruppen verwendet werden, die in der gleichzeitig
laufenden britischen Patentanmeldung Nr. 13241/60 des gleichen Datums beschrieben
und beansprucht sind. Bei diesen Gruppen ist eine doppelbrechende Schicht vorgesehen,
die aus einer Vielzahl dünner Elemente molekular orientierten Kunstharzmaterials
besteht, wobei eine Winkeldifferenz in der molekularen Ausrichtung zwischen benachbarten
dieser Teile vorhanden sind und das sich ergebende Bewegungsmuster vom Ausmaß dieses
Unterschiedes und von der Größe der Teile abhängt.
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Es ist offensichtlich daß, solange das Bild oder ein Teil davon
über
ein Polarisierungselement, ein doppelbrechendes Element und einen Analysator in
dieser Reihenfolge projiziert wird, wobei entweder der Polarisator und der Analysator
oder beide rotiert werden, die gewünschte Bewegung erreicht wird. Während das rotierende
Licht-polarisierende Element in einem beträchtlichen Abstand von dem Transparentbild
liegen kann, werden die Kombinationen des doppelbrechenden Elementes und des verbleibenden
polarisierenden Elementes in Kontakt mit dem Transparentbild gehalten. Die besondere
verwendete Anordnung hängt von dem zu erreichenden Zweck ab. So gestattet die Anordnung
nach Fig. 1 und 2, daß verschiedene Teile des Bildes nacheinander und unabhängig
durch Betätigung der Überlagerungsschichten 6 von Hand in Bewegung gesetzt werden.
Die Anordnung der Fig. 3 und 4 schafft andererseits eine Bewegung vorher bestimmter
Teile des Bildes aber ohne die Möglichkeit, in einfacher Weise die Teile des belebten
Bildeb zu verändern. Während die Neuerung unter Hinweis auf einen oben angeordneten
Projektor beschrieben worden ist, ist klar, daß sie ebenso zur Verwendung mit jeder
beliebigen Art eines Projektors verwendbar ist, der in der Lage ist, Transparentbilder
zu projizieren. So kann jeder beliebige der üblichen 35 mm Projektoren, Horizontalprojektoren
usw. verwendet werden.
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Während die Kombination des Motors 12 und der umlaufenden Polarisierungsscheibe
11 als auf dem Projektor in Fig. 1 montiert gezeigt worden ist, ist klar, daß der
Motor und die Polarisierungsscheibe auf einem geeigneten Handgriff montiert werden
können,
der eine tragbare Einheit bildet, so daß sie frei nach Belieben des Handhabenden
bewegt werden kann.