-
Optisches Gerät und Verfahren zur Erzeugung von Lichtmustern Die Erfindung
betrifft ein optisches Gerät zur Erzeugung zusammengesetzter, sich wiederholender,
schwarzweißer oder farbiger Lichtmuster.
-
Zur Erzeugung derartiger Lichtmuster sind Kaleidoskope bekannt. Kaleidoskope
haben jedoch den Nachteil, daß die mit ihnen erzielbaren Muster gewissen Beschränkungen
unterliegen, insofern als sie nur aus symmetrisch angeordneten, gleichen und nebeneinanderliegenden
Teilen aufgebaut sind, von denen jedes lediglich aus gegeneinander scharf abgegrenzten
Elementen besteht. Bei den durch Kaleidoskope erzielbaren Mustern sind infolge ihres
Aufbaues daher weder überschneidungen noch ineinanderfließende übergänge ihrer Elemente
vorhanden. Die durch Kaleidoskope erzielbaren Muster besitzen infolgedessen ein
starres Erscheinungsbild.
-
Bei Kaleidoskopen kommt die Erzeugung der Lichtmuster durch mehrfache
Spiegelung bestimmter Objekte, wie Schnitzel, Splitter od. dgl., zustande. So ist
beispielsweise ein Projektionskaleidoskop mit im Abbildungsstrahlengang angeordnetem
Spiegelsystem bekannt, welches sich dadurch kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von
rotierenden oder feststehenden Spiegelgruppen nacheinander bzw. gleichzeitig einen
kreissektorförmigen Projektionsgegenstand auf dem Projektionsschirm so abbilden,
daß das von jeder einzelnen Spiegelgruppe erzeugte Bild um einen anderen Winkel
gedreht ist und die von den einzelnen Spiegelgruppen erzeugten Kreissektorbilder
auf dem Projektionsschirm zusammen einen vollen Kreis bilden. Um nun nicht nur eine
Wiederholung des Projektionsgegenstandes in verschiedenen gedrehten Lagen, sondern
auch eine Einschaltung von Spiegelbildern desselben zwischen je zwei seiner Abbildungen
zu erzielen, ist bei dem bekannten Projektionskaleidoskop weiterhin vorgesehen,
daß den bilddrehenden Spiegelgruppen eine durchsichtige, seitenvertauschende Spiegelgruppe
vorgeschaltet ist, die aus einem halbdurchlässigen Spiegel, welcher das Licht senkrecht
zur optischen Achse ablenkt, und einer geraden Anzahl von undurchsichtigen Spiegeln,
welche das Licht wieder parallel zur optischen Achse zurücklenken, besteht. Als
Projektionsgegenstand werden bei dem bekannten Projektionskaleidoskop gefärbte Glasteilchen
benutzt. Zur Erzielung von Bildern mit leuchtenden Farben kann man bei ihm aber
auch bestimmte, zwischen Polarisationsfiltern angeordnete Kristalle verwenden.
-
Abgesehen von den zur Erzeugung von Lichtmustern dienenden Kaleidoskopen
ist auch schon eine Vorrichtung zur bildlichen Vervielfältigung von Mustern bekannt.
Bei dieser Vorrichtung wird ein durch eine Zeichnung od. dgl. gegebenes Muster durch
zwei Gruppen von Spiegeln, deren einzelne Spiegel hinsichtlich ihrer Winkelstellung
versetzt zueinander angeordnet sind, ein Bild erzeugt, welches aus einer gleichmäßigen
und symmetrischen Aneinanderreihung einer Vielzahl von Abbildungen des Ausgangsmusters
in waagerechter und senkrechter Richtung besteht. Durch die bekannte Vorrichtung
ergibt sich die Möglichkeit, die Wirkung eines Ausgangsmusters bei einer Vervielfältigung
desselben zu beurteilen. Dies ist von besonderer Bedeutung, sofern derartige Muster
zum Bedrucken von Stoffen, Tapeten od. dgl. verwendet werden sollen. Mit der bekannten
Vorrichtung ist jedoch die Erzeugung neuer Muster nicht möglich.
-
Dem Bekannten gegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
ein optisches Gerät zu schaffen, das imstande ist, brauchbare und schöne Lichtmuster
zu erzeugen, bei denen die einzelnen Elemente derselben ineinander übergehen und
sich zum Teil überdecken sowie überschneiden. Das neue Gerät soll in der Industrie
und im Gewerbe Anwendung finden, z. B. als Hilfsmittel bei der Herstellung von Stoffmustern,
Tapetenmustern und Dekors. Ferner soll das Gerät zu Unterhaltungszwecken und vielerlei
anderen Zwecken dienen.
-
Das optische Gerät gemäß der Erfindung kennzeichnet sich durch eine
musterbildende Kapsel, durch die ein Lichtstrahlenbündel in der Weise hindurchgeschickt
wird, daß eine endlose Folge wechselnder, aus nebeneinanderliegenden Elementen zusammengesetzer
Muster entsteht, sowie durch eine Facettenlinse, welche die aus der Kapsel austretenden
Strahlen derart bricht, daß die aus nebeneinanderliegenden Elementen bestehenden
Muster in solche
Muster verwandelt werden, die aus in gefälliger
Weise schön ineinander übergehenden Elementen bestehen und eine komplexe Symmetrie
oder auch eine unsymmetrische Gestaltung aufweisen. Zweckmäßigerweise wird der Wechsel
der Muster durch Einstellen oder Verdrehen der gesamten Kapsel bewerkstelligt, indem
durch diese Bewegung lose kleine Stücke eines geeigneten, in der Kapsel befindlichen
Materials durcheinandergewürfelt werden und dadurch die wechselnden Muster erzeugen.
-
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts können Kapsel
und Linse dicht beieinanderliegen, derart, daß das aus der Kapsel austretende Licht
mehr oder weniger unmittelbar auf die Linse fällt.
-
Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts kann
von einem Körper Gebrauch gemacht werden, den das Lichtstrahlenbündel von einem
zum anderen Ende durchläuft. Dieser Körper kann aus einem Tubus kreisförmigen Querschnitts
bestehen mit darin in zweckentsprechender Weise angeordneten, einen Kanal für die
Strahlen begrenzenden Spiegeln. Die Spiegel können sich über die ganze oder über
einen Teil der Tubuslänge erstrecken. Der für den Durchgang der Strahlen frei gelassene
Querschnitt braucht nicht kreisförmig, sondern kann auch irgendwie anders gestaltet
sein.
-
Die musterbildende Kapsel modifiziert den Verlauf der in den Körper
eintretenden Strahlen, z. B. indem sie das Licht polarisiert, zerlegt oder bricht
und dadurch zur Bildung der Muster Veranlassung gibt. In der Kapsel können z. B.
Filterscheiben zur Veränderung der Farbe sowie der Helligkeit der Muster vorhanden
sein. Auch können in der Kapsel lose Stückchen eines geeigneten, bereits erwähnten
Materials vorhanden sein, die sich in zufälliger Anordnung durcheinanderlegen und
auf diese Weise zur Erzeugung der verschiedensten Muster beitragen. Die Lichtfilterscheiben
sind zweckmäßig drehbar, derart, daß dieselben gegenüber der Kapsel um eine volle
oder teilweise Umdrehung verstellt werden können. Gegebenenfalls ist es auch möglich,
die Filter in der Art eines Diapositivs in einem Projektionsapparat verschiebbar
oder auch verschwenkbar zu machen. Zur Erzielung einer glatten und gleichmäßigen
Beweglichkeit der losen Teilchen kann man z. B. geeignete Hemmittel oder Bremsmittel
vorsehen, beispielsweise dadurch, daß man die Teilchen in einer geeigneten Flüssigkeit
unterbringt. Farbwechsel lassen sich dadurch hervorrufen, daß man den Einfallswinkel
der eintretenden Strahlen durch Bewegen der Lichtquelle ändert.
-
Die mehrsichtige Linse kann eine mit einer größeren Anzahl von Facetten
versehene Linse sein, von der die nebeneinanderliegenden Mustergruppen in sich gegenseitig
überdeckende Muster verwandelt werden. Eine Linsenform, die sich in der Praxis besonders
bewährt hat, besitzt eine plangeschliffene Fläche und eine konvexe, aus vielen aneinandergrenzenden
dreieckigen Facetten bestehende Fläche. Die Linse kann fest eingebaut oder auch
verstellbar, getrennt oder mit einem Projektionsobjektiv vereinigt eingebaut sein.
-
Im Gegensatz zu den von einem Kaleidoskop herstellbaren Mustern kann
man mit der beschriebenen musterbildenden, zur Erfindung gehörenden Kapsel auch
unregelmäßige und unsymmetrische Muster erzeugen. Die mehrsichtige Linse hat dann
die Wirkung, die an und für sich weniger interessanten, nebeneinanderliegenden,
von der Kapsel erzeugten Mustergruppen in gefälligere und brauchbarere Muster zu
verwandeln, in denen die einzelnen Elemente sich zum Teil überdecken und ineinanderfließen.
-
Insbesondere für industrielle Zwecke zeigt beispielsweise Fig.l ein
aus nebeneinanderliegenden Elementen bestehendes, mit einer Kapsel erzeugbares und
durch Spiegelung des schraffierten Segements A entstandenes Muster, während Fig.
2 das endgültige Muster nach seiner Umwandlung durch eine mehrsichtige Linse veranschaulicht.
Ähnliche Wirkungen kann man erzielen, wenn man statt einer facettiert geschliffenen
Linse sich einer mit Vorsprüngen oder kleinen Türmchen versehenen Linse oder anderer
Mittel zur teilweisen Überdeckung der Muster bedient. Geeignet ist auch eine Linse
mit glattem Schliff im Verein mit einer undurchsichtigen Lochscheibe, da eine mit
einer Vielzahl von Löchern versehene Blende ungefähr die gleiche Wirkung ergibt
wie eine Linse mit unregelmäßiger Oberfläche.
-
In der praktischen Anwendung des Geräts kann man die Muster entweder
betrachten, indem man einfach in das Ende des Körpers hineinsieht, oder man kann
die Muster durch ein zweckentsprechendes Linsensystem auf einen kleinen Schirm in
der Nähe des Geräts projizieren. Auch ist es möglich, die Muster in einem Zuschauerraum
auf einen größeren Schirm zu projizieren, oder man kann die Muster direkt mit einer
photographischen Kamera aufnehmen oder aber dieselben in Form eines Magnetogramms
auf Draht oder Band zur Aufbewahrung und späteren Verwendung einspeichern.
-
Zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung
wird im folgenden auf die Zeichnungen Bezug genommen.
-
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer beispielsweisenAusführungsform
des erfindungsgemäßen Geräts; Fig. 4 ist das gleiche Gerät in größerem Maßstab,
teilweise längsgeschnitten; Fig. 5 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer
musterbildenden Kapsel, und Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform.
-
In Fig. 3 bedeutet 1 eine Lichtquelle, 2 einen verspiegelten
Tubus, den die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen durchlaufen; 3 ist eine
musterbildende Kapsel, durch die die Lichtstrahlen in den Tubus eintreten, und
4 ist ein Linsenaggregat mit einer facettiert geschliffenen Linse, die in
Zusammenwirkung mit dem verspiegelten Tubus aus den von der Kapsel gebildeten Mustern
brauchbare sich überdeckende Muster erzeugt. Das Linsenaggregat 4 enthält
ferner ein Objektiv zur Projizierung des entstandenen endgültigen Bildes auf einen
Schirm 5.
-
In Fig.4 sieht man an dem einen Ende des Tubus 2 die musterbildende
Kapsel 3 und am anderen Ende das Linsenaggregat 4. Innerhalb des Tubus 2 befinden
sich in geeigneter Weise angeordnete Spiegel 6. Die Kapsel hat zwei aus polarisierendem,
z. B. aus dem unter dem eingetragenen Handelsnamen POLAROID erhältlichen Material
bestehende Filterscheiben, zwischen denen sich lose Stückchen eines lichtbrechenden
Stoffes, z. B. Glimmerplättchen, befinden. Der Zweck der Kapsel ist der, die durch
die Kapsel hindurchtretenden Lichtstrahlen in solcher Weise zu brechen, daß im
Zusammenwirken
mit den Spiegelflächen des Tubus Lichtmuster entstehen. Das Linsenaggregat
4 besitzt eine mit Facetten versehene Linse 7 sowie ein Projektionsobjektiv
B. Der Zweck der facettierten Linse 7 besteht darin, die einzelnen nebeneinanderliegenden,
von der Kapsel erzeugten Mustergruppen zur teilweisen Überdeckung zu bringen, derart,
daß die Elemente des Musters ineinander übergehen. Das Projektionsobjektiv 8 wirft
die entstehenden Muster auf einen Schirm, so daß dieselben vom Zuschauer bequem
betrachtet und gewertet werden können.
-
In Fig.5 sieht man, daß die Kapsel aus einem äußeren Verschlußstück
mit einer Diffusfilterscheibe 9, einer das Licht polarisierenden Scheibe
10,
bestehend aus dem unter dem Namen POLAROID bekannten Material, einem Kapselkörper
11, lose in der Kapsel liegenden Glimmerplättchen 12, einer weiteren
das Licht polarisierenden, aus dem gleichen genannten POLAROID-Material bestehenden
Scheibe 13 als Analysator, deren Polarisationsebene gegen diejenige der ersten
Polarisationsscheibe 10 um 90° gedreht ist, besteht. Die Plättchen
12 befinden sich in dem Raum zwischen den Polarisationsscheiben
10
und 13, und es ist Vorsorge getroffen, daß die Kapsel gedreht oder geschüttelt
oder in anderer Weise bewegt werden kann, um auf diese Weise die Anordnung und Lage
der Plättchen zu verändern. Selbstverständlich stellt die beschriebene Einrichtung
eine einfache Bauart dar, die gegebenenfalls durch eine kompliziertere Anordnung
der Scheiben und Filter sowie durch geeignete Mittel zur Einstellung und Verschiebung
einzelner Filterscheiben innerhalb der Kapsel nach Bedarf modifiziert werden kann.
-
Fig. 6 stellt eine Ausführung dar, bei der die Kapsel und die Linse
dicht beieinander angeordnet sind. In der Einrichtung gemäß Fig. 6 ist
30 die Lichtquelle, 31 ein Lichtsammelrohr, 32 eine Diffusfilterscheibe,
33 eine musterbildende Kapsel, 34 eine mehrsichtige Linse und 35 ein
Projektionsschirm. Die in Fig. 6 dargestellte beispielsweise Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Geräts ist zur Verwendung als Unterhaltungsmittel und zur Schaustellung
besonders geeignet. Das Gerät kann gegebenenfalls mit einem Tonwiedergabegerät verbunden
werden, so daß man die wechselnden Bilder der Muster mit Musikbegleitung betrachten
kann.
-
Geeignete Materialien, die in die musterbildende Kapsel eingebracht
werden könnten, sind z. B. die folgenden: 1. Alle Arten das Licht polarisierende
Blättchen, wie z. B. das bereits erwähnte, unter dem Handelsnamen POLAROID erhältliche
Material.
-
2. Lichtbrechendes Material, wie z. B. Glimmer.
-
3. Materialien mit innerer Spannung, die Beugungserscheinungen hervorrufen,
wie z. B. das im Handel unter dem Namen ZELLOPHAN erhältliche Material, bzw. Klebstreifen
od. dgl., wie z. B. das im Handel unter dem Namen SELLOTAPE käufliche Material.
-
Als Beispiel einiger etwas komplizierterer Kapselanordnungen mag hier
nur auf die folgenden Möglichkeiten aufmerksam gemacht werden: 1. Einbau mehrerer
gegeneinander verdrehbar angeordneter Filterscheiben verschiedener Art.
-
2. Verwendung einzelner zusammengesetzter Filterscheiben, derart,
daß der zwischen 0 und 180° liegende Abschnitt der Scheibe von dem zwischen
180 und 360° liegenden Abschnitt unterschiedliche Eigenschaften besitzt.
Es dürfte bekannt sein, daß beim Zwischenschalten eines mit innerer Spannung versehenen
doppeltbrechenden Materialstücks zwischen zwei Polarisatoren das zwischengeschaltete
Material in gewisser Lage zu den Polarisationsebenen der Polarisatoren farbig erscheint.
Erfindungsgemäß wird in der musterbildenden Kapsel von dieser Erscheinung zur Erzeugung
optischer Farben Gebrauch gemacht, um bei einer losen zufälligen Anordnung der kleinen
Stücke nicht nur ein schwarzweißes, sondern auch bei geeigneter Kombination der
Elemente und Filterscheiben ein farbiges Muster zu erhalten. Um wechselnde Muster
mit veränderlichen Farben entstehen zu lassen, kann die ganze Kapsel oder es können
einzelne Teile derselben verstellbar sein, wobei z. B. die Filterscheiben und die
Elemente im Kapselkörper beweglich angeordnet werden. Zu diesem Zweck kann in einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Motor vorgesehen sein, der die Kapsel in Drehung
versetzt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Kapsel fest eingebaut sein,
während die Elemente z. B. durch Schütteln oder Blasen bewegt werden können.
-
Verschiedene Möglichkeiten, die sich auf diese Weise für den Aufbau
einer musterbildenden Kapsel ergeben, sind in weiteren Figuren beispielsweise veranschaulicht.
-
In Fig. 7 sind z. B. zwei Scheiben polarisierenden Materials derart
angeordnet, daß die Polarisationsebenen der beiden Scheiben zueinander im rechten
Winkel liegen. Zwischen den Scheiben befinden sich lose Plättchen aus Glimmer 22.
Bei dieser Anordnung erhält man ein farbiges Muster auf dunklem Grund.
-
In Fig. 8 sind zwei polarisierende Scheiben 20, 21
gegeneinander
verdrehbar mit dazwischenliegenden Glimmerplättchen 23 und Bruchstücken eines eigenfarbigen
Materials vorgesehen. Mit dieserAnordnung lassen sich farbige Kontrastbilder auf
willkürlich wählbarem hellem oder dunklem Untergrund herstellen.
-
Fig.9 veranschaulicht eine Anordnung, bei der zwischen zwei gegeneinander
verdrehbaren Polarisationsfilterscheiben 20, 21 Bruchstücke des bereits genannten
POLAROID-Materials 22 vorgesehen sind, wobei ein Glimmerplättchen an der Filterscheibe
20 befestigt ist. In den Fig. 7, 8 und 9 ist 9 ein Diffusfilter.
-
Schließlich stellt Fig. 10 eine geeignet ausgebildete mehrsichtige
Linse dar. Die hier abgebildete Linse 24
hat flache, annähernd gleichseitig
dreieckige Facetten. Gemäß einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die
Linse mit türmchenartigen Vorsprüngen oder mit Vertiefungen versehen sein, welche
die Lichtstrahlen durch Brechung und Beugung verteilen und das Bild des von der
Kapsel und den Spiegeln erzeugten Musters rhythmisch vervielfachen, wobei die einzelnen
Elemente des zusammengesetzten Musters in gefälliger Weise miteinander verschmelzen.
-
Anstatt einer Kapsel mit optisch wirksamen Filterscheiben, durch welche
die Lichtstrahlen verlaufen, kann man auch eine Kapsel verwenden, bei welcher zwischen
einfachen Scheiben aus Glas oder Kunststoff durchscheinende oder durchsichtige farbige
Teilchen
vorgesehen sind, wodurch sich ein farbiges zusammengesetztes Muster auf weißem Grund
ergibt. Eine andere Alternative besteht darin, farbige Scheiben aus Kunststoff oder
Glas zu verwenden, zwischen welchen sich undurchsichtige oder farbige lose Teilchen
befinden. Hierdurch ergibt sich nämlich ein bestimmter ein- oder mehrfarbiger Untergrund
mit einem farbigen sowie schwarzen zusammengesetzten Muster.
-
Die Kapsel kann flache dünne lose Teilchen aus durchsichtigem oder
durchscheinendem Material enthalten, welche durcheinandergeschüttelt werden, um
wechselnde Muster zu erzeugen, wenn das Gerät benutzt wird. Diese Teilchen sind
übereinandergeschichtet oder überlappen sich gegenseitig und können aneinander vorbeigleiten,
um ihre Lage zu verändern und auf Grund dessen eine Veränderung der erzeugten Muster
hervorzurufen.