DE2330403A1

DE2330403A1 - Anordnung zur unmittelbaren umwandlung eines optischen bildes in ein elektrisches stromdichtebild

Info

Publication number: DE2330403A1
Application number: DE19732330403
Authority: DE
Inventors: Hansrichard Dipl Phys D Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1975-01-09

Description

eingegöogen am Μ2ΊΑ.

Anordnung zur unmittelbaren Umwandlung eine· optischen Bildes

in ein elektrisches Stromdiohtebild

Dr. Hanerichard Schulz

773 Villingen/Schwarzwald

Obere Valdatrafie 2»

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-a-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur unmittelbaren Umwandlung eines optischen Bildes in ein elektrisches Stromdichtebild.

Eine der verschiedenen praktischen Anwendungsmöglichkeiten besteht in der Erzeugung eines Stromdichtebildes auf der Haut, z.B. Stirn, mit dem Ziel einer wirksamen Sehhilfe für Blinde.

Es sind bereits Sehhilfen für Blinde bekannt geworden, die mit einer örtlichen elektrischen Reizung der Haut in Form von Stromdichtebildern arbeiten. Hierbei wird das optische Bild vom Objektbereich vor dem Blinden mit Hilfe einer kleinen Fernsehkamera in einem groben Punktraster ( 32 χ 32 Bildelemente ! ) 50 mal in der Sekunde abgetastet. Die entsprechend der örtlichen Beleuchtungsstärke ( " Helligkeit " ) entstehenden Videosignalspannunpswerte reizen über 1024 Elektroden die Haut und vermitteln nach einiger Übunerszeit ein " Sehen mit der Haut ⁿ ( " TVSS " = Tactile Vision Substitution System ).

Diese bekannte Methode erfordert durch ihre indirekte, d.h. mittelbare Umwand — lung einen beträchtlichen Aufwand und ermöglicht eine sehr geringe Anzahl von Bildelementen . Der mit dem elektronischen Schaltungsaufwand gekoppelte Leistungebedarf von ca. 3 Watt kann nur von relativ großen uni damit schweren Batterien über mehrere Stunden gedeckt werden.

Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik bringt die hier vorgeschlagene Anordnung eine unmittelbare Umwandlu: g des optischen Bildes in ein elektrisches Stroadichtebild mit Hilfe der erfindunesgemäßen Fotoleiter - Mosaikplatte, die

ρ,

bis zu 1o 000 Bildelemente gleichzeitig , nicht nacheinader wie beim TVSS, wfaergeben kann. Der elektrische Aufwand beschränkt sich dabei auf einen Wechselstromgenerator, der aus einer Batterie eine Wechselspannung von etwa 100 V bei einem maximalen Wechselstrom von etwa 10 mA in geeigneter Impuls —

form liefert. Pi^ optische¹ Ausrüstung besteht hier aus einer einfachen Objektiv linse , deren Blende nach Art der automatischen Fotoapparate selbsttätig geregelt wird, üb einen weiten Helligkeitsbereich erfassen zu können.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur unmittelbaren Umwandlung eines optischen Bildes in ein elektrisches Stromdichtebild, gekennzeichnet durch eine auf eine transparente Trägerplatte (1) aufgebrachte Fotoleiterschicht (2) ( s.B. aus badmiumsulfid ) mit der folgend η mosaikförmigen Struktur entsprechend den Figuren 1a, 1b, 1c :

a) Gitterförmiger elektrischer Leiter (3) ( ^w Leitergitter " ) mit der Gitter konstante d auf der Vorderseite zur Stromzuführung über die gesamte Fläche ;

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b) Mosaik τοη kleinen Kontaktflächen (4), z.B. Leiterquadrate, auf der Rückseite zur Übertragung des ron der Fotoleiterschicht (2) je nach örtlicher Beleuchtungsstärke des einfallenden Linhtes (5) ( " Helligkeit " ) gesteigerten elektrischen Stromes (6) auf die rückseitige Kontaktfläehe, z.B. Baut ;

e) Isolierschicht (7) »wischen den Kontaktflächen naoh b) j

d) Gitterföraiger elektrische* Leiter (8) ( " Leitergitter " ) auf der Isolierschicht (7) zur örtlichen koaxialen Stroiaabführung von der Kontakt — fläche (9), z.B. Haut, so daß eine rihezu punktförmige elektrische Reizung der Haut entsprechend den Strombahnen (1O) realisiert wird (größte " Bild schärfe " ) .

Pig. 1a stellt einen Querschnitt ( Ansicht von der Seite ) durch die Mosaik — platte dar«

Fig* 1b stellt einen Schnitt länrs der Linie e — f ( Ansicht ron oben ) taid

Pig· 1c einen Schnitt längs der Linie g —- h ( Ansicht τοη unten ) dar.

Ein derartiger Bildwandler kann z. B. an dor Stirn oder als " Pingerhut " aa Pinger angebracht werden. Durch Abtasten !er Rückseite einer solchen Mosaik platte ait den Pingern kann der Blinde Druckschriften und Zeichnungen , die τοη unten beleuchtet sind, " sehen ^w bzw. '-sen ,

In einer anderen Anwerbung der erfindungsg näßen Anordnung können in Verbin — dung BtLt elektrolytisch in ihrer chemischen Zusammensetzung veränderbaren Schichten als Kontaktfläche Fotos in kürzester Zeit oder Präp-ematrizen herge stellt werden .

Ein weiteres Merkmal der Erfindung beeteht in einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen Fotoleiter - Mosaikplatte r^ich den folgerden Verfahrensechritten t

a) Aufbringen der elektrischen Leiter (3) les " vorderen ^H Gitters (z.B.Silber ) zur Stromzuführung auf die Innenseite d<r transparenten Trägerplatte ■it Hilfe der Schablonen entsprechend den Figuren 2a und 2b ;

b) Aufbringen der Fotoleiterschicht ( z.B. eine aus Cadmiumsulfid bestehende zusammenhängende Schicht ) ;

c) Aufbringen der Leiterquadrate (4) auf ( .e Rückseite dieser Potoleitersohioht mit Hilfe der Schablone nach Figur 3 ( z.B.Gold,Silber,Nickel ) \

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d) Ausfüllen der Zwischenräume «wischen diesen Leiterquadraten mit einer Isolieroasse (7) mit Hilfe der Schablonen nach den Figuren 4a und 4b j

e) Aufbringen der elektrischen Leiter (δ) des Gitters ( z.B, Gold,Silber _f Hickel ) für die " koaxiale " Stromabführung auf Teilflächen der Isoliermasse (7) auf der Rückseite mit Hilfe der Schablonen entsprechend den Figuren 2a und 2b ;

f) Erhöhung der Leiterquadrate (4) und der als Koaxialrahmen um jede· Leiter quadrat für die Stromabführung wirkenden Leiter des rückseitigen Gitters durch eine nachträgliche galvanische Behandlung ( falls erforderlich ).

Für die galvanische Verstärkung dieser leitenden Schichten sollte gleichzeitig die Fotoleiterplatte auf ihrer Vorderseite ausreichend hell beleuchte*, und die Stromzuführung über das ⁿ vordere ^M Leitergitter hergestellt werden.

Eine Anordnung gemäfi Figur ^a. und 5*> » bestehend aus einer Fotoleiter — Mosaikplatte (11), einem Wechselstromgenerator (12) mit Batterie (13) und einem optischen Abbildungssystem (14) ( hier mit Umkehrlinse (15) ) stellt eine besonders einfache Sehhilfe für Blinde dar, welche unmittelbar auf der Stirn ein seitenrichtiges und aufrecht stehendes Stromdichtebild als " Kopie ⁿ des auf der Vorderseite der Fotoleiter - Mosaikplatte vom Objekt projezierten reellen optischen Bildes erzeugt .

Es wäre auch eine Anordnung ohne Ümkehrlinse brauchbar , nachdem bekanntlich nach einer gew-ssen Eingewöhnungszoit das dann zwar auf dem Kopf stehende Bild als aufrecht ster.end wahrgenommen wird.

Figur 5a stellt oinen Querschnitt ( Ansicht von unten ) durch diese Anordnung mit dem Brillengestell ( 16) dar.

Figur 5b ist die Frontansicht mit der CfHjektivlinse (14) und der Attrappe (17)·

Infolge der Proportionalität von Strömtichte und Beleuchtungsstärke liefert das Stromdichtebild alle Graustufen von Weiß über Hellgrau, Dunkelgrau bis Schwarz.

In einer Abwandlung einer Sehhilfe nach Figur 5a, 5b kann die Batterie mit dem Wechselstromgenerator, die beide zusammen etwa die Größe einer Zigarette»· •ohachtel besitzen, in einer Jaokentasche untergebracht werden. Die Strom Versorgung der Mosaikplatte erfolgt dann über eine zweiadrige Litze ähnlich zu manchen Hörgeräten ·

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weiterer Torzug der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß bei der

gleichzeitigen Erregung aller hellen Bildelemente über die Frequenz de· Reiswechselstromes beliebig Terfügt werden kann. Durch geeignete Wahl dieser Frequenz ISSt sich eine optimale Wirkung bei weitgehender Vermeidung ταα Gewöhnungsersoheinungen, die zu einer Abnahme der Reibwirkung fuhren können, erzielen.

Der apparative Aufwand und damit der Preis, die Betriebekosten und das Gewioht liegen erheblich unter den Werten des TTSS - Gerätes, die erreichbar· Bildelenentezahl ist erheblich höher·

Durch Verwenden τοη Lichtleitern ( Faseroptik ) ist es möglich, von einer Aufnahmelinse in Augenhöhe ( z.B. neben der Brille ) das Licht zu anderen Körperteilen zu leiten und dort mit Hilfe der Fotoleiter - Mosaikplatte ein elektrisches Stromdichtebild zu erzeugen ·

Die Struktur dieser erfindungsgemäßen Potoleiter - Mosaikplatte besitzt zu« Beispiel die folgenden Werte :

Gitterkonstante d - 1mm ; Leiterbreite b = 0,17 me I Seitenlänge eines Leiterquadrates a ■ 0,5 ma .

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Claims

Patentansprüche

eingegangen am

( 1* /Anordnung zur unmittelbaren Umwandlung eines optischen Bildes in ein ^" elektrisches Stromdichtebild, gekennzeichnet durch eine auf eine trans — parente Trägerplatte (i) aufgebrachte Fotoleiterschicht (2) ( z.B. aus Cadmiumsulfid ) alt der folgenden mosaikförmigen Struktur entsprechend den Figuren 1a_f 1b_f 1c :

a) Gitterförmiger elektrischer Leiter (3) ( " Leitergitter " ) »it der Gitterkonstante d auf der Vorderseite zur Stromzuführung über die gesamte Fläche ;

b) Mosaik von kleinen Kontaktflächen (4), z.B. Leiterquadrate, auf der Rückseite zur Übertragung des von der Fotoleiterschicht (2) je naoh ortlicher Beleuchtungsstärke des einfallenden Lichtes (5) ( " Hellig keit " ) gesteuerten elektrischen Stromes (6) auf die rückseitige Kontaktfläche, z.B. Haut ;

o) Isolierschicht (7) zwischen den Kontaktflächen nach b) ;

d) Gitterförmiger elektrischer Leiter (8) ( ·' Leitergitter ^w ) auf der Isolierschicht (7) zur örtlichen koaxialen Stromabführung von der Kontaktfläche (9)» z.B. Iiaut, so daß eine nahezu punktförmige elek — trische Reizung der Haut entsprechend den Strombahnen (1O) realisiert wird.

Z₉ Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktfläche bestimmte Hautbereiche, z.B. Stirn oder Pinger, des menschlichen Körpers verwendet werden.

3· Anordnung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seiner Gesaatstromstärke begrenzter Wechselstrom mit konstanter oder einstell — barer Frequenz verwendet wird ·

4· Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontakt — fläche elektrolytisch in ihrer chemischen Zusammensetzung veränderbare Schichten verwendet werden.

5· Anordnung naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichstrom in geeigneter Polarität zur Erzeugung von Fotos oder von Prägeraatrizen in kürzester Zeit verwendet wird.

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6. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung geaäß Anspruch 1 nach den folgenden Yerfahrenssohritten :

a) Aufbringen der elektrischen Leiter (3) des " -vorderen " Gittere

(z.B.Silber ) zur Stromzuführung auf die Innenseite der transparenten Tragerplatte Bit Hilfe der Schablonen entsprechend den Figuren 2a und 2b;

b) Aufbringen der Fotoleiterschicht ( z.B. eine aus Cadmiumsulfid bestehend· zusammenhängende Schicht ) ;

c) Aufbringen der Leiterquadrate (4) auf die Rückseite dieser Totoleiter -schicht «dt Hilfe der Schablone nach Figur 3 ( z.B.Gold,SiIer_tMick6l )|

d) AusfSllen der Zwischenräume zwischen diesen Leiterquadraten »dt einer Isoliereasse (7) mit Hilfe der Schablonen nach den Figuren 4a und 4b |

e) Aufbringen der elektrischen Leiter (θ) des Gitters ( z.B. Gold,Siller_t Hickel ) für die » koaxiale ^H Stroaabführung auf Teilflächen der Isoliermasse (7) auf der Rückseite alt Hilfe der Schablonen entsprechend den Figuren 2a und 2b ;

f) Erhöhung der Leiterquadrate (4) und der als Koaxialrahmen um jede· Leiterquadrat für die Stroaabführung wirkenden Leiter des rückseitigen Gitters durch eine nachträgliche galvanische Behandlung ( falls erfor -lieh ) .

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoleiter — Mosaikplatte mit einem optischen Abbildungssystem entsprechend den Figuren 5* uod 5b in einer Sehhilfe für Blinde angeordnet ist.

8« Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoleiter - Mosaikplatte mit ihrer Frontseite nach unten auf abzutastende Druckschriften bzw« Zeichnungen, die toi. unten im Durchlicht beleuchtet werden, gelegt wird, so daß auf der nach oben gerichteten Rückseite das elektrische Stromdichtebild unmittelbar ertastet werden kann.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Faseroptik das Licht ron der in Augenhöhe befindlichen Aufnahmelins· Fotoleiter - Mosaikplatte, die sich hier an nahem beliebigen ISxpex -teilen befinden kann, geleitet wird.

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