DE3312182C2 - Demonstrationselement - Google Patents

Abstract

Demonstrationselement mit einem Klarsichtkörper (1), der ein Vorführobjekt enthält. Der Klarsichtkörper (1) hat eine gewölbte Oberfläche (3), die dem Betrachter ein vergrößertes Bild des Vorführobjekts vermittelt. Insbesondere hat der Klarsichtkörper (1) die Gestalt einer konkav-konvexen Zylinderlinse, bei der der Stoßbereich der konkaven (7) und konvexen (6) Mantelabschnitte unter Bildung von Auflageflächen (8) abgeplattet ist. Die Auflageflächen (8) kommen dabei vorzugsweise in einem durch Totalreflexion undurchsichtigen Seitenbereich des Klarsichtkörpers (1) zu liegen. Das Demonstrationselement ist vor allem zum Projizieren hydraulischer oder pneumatischer Bauelemente mit einem Overhead-Projektor geeignet.

Description

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zylindrisch iss. und die gewölbte Oberfläcne (3) we- beitung«. Vogel-Verlag. 2. Auflage 1981. Seite, nUns einen Teil des Zylindermantels (4) ein- ^™^^^£^

"TDemonstrationselement nach Anspruch 2, da- ₂o ^e das vorzuführende Objekt eingebettet wird und die

durch gekennzeichnet, daß die konkaven (6) und anschließend zu emem.transparenten Körper aushärtet

konvexen (7) Mantelabschnitte einen kreisförmigen Weiterhin ist aber auch möglich, den einhüllenden KOr-

11 riß h»hpn per aus einem vorgefertigten, transparenten Material zu

4 Demonstrationselement nach Anspruchs, da- gestalten, bzw. eine solche Vorfertigung mit einem durch gekennzeichnet, daß sich der Krümmungsra- 25 Gießverfahren zu kombinieren. . dius des konvexen Mantelabschnitts (6) zu dem des Um ein vergrößertes Abbild eines Gegenstandes zu konkavenEtelabschnitts (7) wie etwa 2 :1 verhält erhalten, sind bereits allgemein Lupen bekam«, die: eine unSdJrKrümmungsmittelpunkt (10) der konkaven den Betrachter ^f ^wa«^dt^°"^^ Oberfläche etwa im Umfangsbereich des die konve- ehe besitzen. So ist in der DE-AS 12 07 659 eine insDe xVobeTflächelsVbesdmmeL 30 sondere zur Ablesung von Rechenschiebern verwend-

5 Demonstrationselement nach einem der An- bare Linse beschrieben die «m wesentlichen aus einer sprücheTbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gewölbten Oberfläche und einer dieser gegensSbereich der konvexen (6) und konkaven (7) überliegenden planen Oberfläche geb. de ist Durch ein Oberfläche unter Bildung mindestens einer ebenen Auflegen des planen Abschnittes der Linse> auf denRe-Auflagefläche (8) abgeplattet ist, die als Auflager- ₃₅ JSJ^**^^ £%££

\'Demonstrationselement nach Anspruchs, da- Derselbe Lupeneffekt wird auch im DE-GM 8232211

durch gekennzeichnet, daß bei mittiger Draufsicht angewandt und zwar d.rekt in Verbindung mit.emem

auf die konvexe Oberfläche (6) die ebenen) Auflage- Demonstrationselement So wird hier der Handknauf

flachSnWe) in einen durch Totalreflexion undurch- 40 eines Leselineals beschrieben, der aus Acrylharz gegos-

SSSSi¹SeUenbereich des Klarsichtkörpers (1) sen ist und darin aufgenommene Z.erelemente aufweist,

iaiit/failpn Der Handknauf besitzt im wesentlichen vier ebene Sei-

Demonstrationselement nach einem der An- tenwände und eine als konvexes ^¹^^^ Sprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Deckfläche. Bei Aufsicht auf den Handknauf wird en Vorführobjekt einen im wesentlichen zentral-sym- « vergrößertes Abbild der eingegossenen ^"!""ente

metrischen Aufbau hat und etwa mittig in dem die erhalten, eine Durchsicht durch die planen Senenwande

konvexe Oberfläche (6) bestimmenden Zylinder if^X^^^l^

'I Demonstrationselement nach Anspruch 7, da- schiedlichen Wölbungen zu versehen und so unter-

durch ^kennzeichnet, daß das Vorführobjekt ein 50 schiedliche Vergrößerungseffekte _zu erreichen Derart.-

hydraulisches oder pneumatisches Bauteil und insbe- ge Ausführungsformen eines Klars.chtkö_ rpers sind je-

sondere ein Ventil ist, und der Klarsichtkörper (1) doch nur wenig geeignet, wenn das eingebettete Objekt

Anschlüsse für ein Strömungsmedium trägt als Schulungsobjekt be. Lehrveranstaltungen od. dgl.

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Anschlüsse für ein Strömungsmedium trägt g

9 DemoSra^nselement nach Ans/ruchS, da- V*™^^.^^^? durch gekennzeichnet, daß das Bauteil nur teilweise 55 mäßen Demonstrationselement der Fall ist in dem Klarsichtkörper (1) eingebettet ist, wobei ein zur Schulung von Strömungstechnikern und ande en herausragendes Ende u., ein Betätigungsglied ent- ^»£^

naiten Kann. hydraulischer oder pneumatischer Bauteile und gegebe-60 nenfalls auch der Fluß eines Strömungsmediums verdeutlicht wird. Hierbei ist eine Ausführung gemäß dem DE-GM 82 32 211 nur schwerlich geeignet da der kaniüb d Dkfläche i„ die^«tenwände

DE-GM 82 32 211 nur schwerlich gegt Die Erfindung betrifft ein Demonstrationselement tenartige,übergang der Deckfläche i„ die^«

mit einem Klarsichtkörper, der aus einer im ausgehärte- starke Verzerrungen des zu betrachtenden

ten Zustand transparenten Gießmasse wie Gießharz be- 65 hervorruft Werden dagegen auch di^iten

steht und ein vorzuführendes Objekt enthält und der Handknaufs mit untersch.edhchen Wölbungen verse-

ene konvex gewölbte Oberfläche aufweist, die in Art hen, so ergeben sich je nach Blickrichtung unterschiedli-

einer Lupe wirkt. ^che Vergrößerungen des Objektes, die die gleichmäßige

des verse-

Betrachtungsweise desselben verhindern.

Es sind auch schon bereits Demonstrationselemente mit eingebetteten hydraulischen oder pneumatischen Bauteilen bekannt, wobei der Klarsichtkörper auch teilweise die Gehäusefunktion übernehmen kann. Ein solcher Körper kann Anschlüsse für ein Strömungsmedium tragen, weiterhin ist eine nur teilweise einbettung des Bauteils in der Form möglich, daß es mit einem Bedienungselement aus dem Klarsichtkörper herausragt Vermittels des Bedienungselements kann beispielsweise ein Wechsel von Betriebszuständen erfolgen, dessen Durchführung unmittelbar sichtbar wird und somit einen sehr anschaulichen Eindruck von der Funktion des Bauteils vermittelt Dsmonstrationselemente der genannten Art können für Einzel Vorführungen Verwendung finden; für Schulungsveranstaltungen mit einer Gruppe von Zuhörern ist es aber auch möglich, ein vergrößertes Abbild des Demonstrationselements zu projizieren. Hierzu finden bekannte Kunstlicht- oder Tageslichtprojektoren (Overhead-Projektoren), Episkope o. ä. Verwendung.

Bei diesen wird das Demonstrationselement im Durchlicht oder Drauflicht angestrahlt und mit einer geeigneten Optik auf eine Leinwand oder sonstige Sichtfläche abgebildet Diese bekannten Demonstrationselemente besitzen durchweg einen quaderförmigen Klarsichtkörper, so daß sich bei der Ansicht der eingebetteten Objekte die gleichen wie bezüglich der DE-GM 82 32 211 aufgeführten Nachteile ein-stellen. Auch erhält man bei quaderförmigen Klarsichtkörpern keine Vergrößerung des eingebetteten Objektes und es treten zusätzlich Einfach- oder Mehrfachreflexionen zwischen einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen auf, was bei der Betrachtung zu störenden Spiegelungen führen kann.

Bei einer Projektion des Demonstrationselements im Durchlichtverfahren, beispielsweise mittels Kunstlichtoder Tageslichtprojektoren o. dgl. stellt sich bei obigen Klarsichtkörperr. häufig eine nur ungenügende Ausleuchtung des vorzuführenden Objektes heraus. Aufgrund der planen Fläche im Bereich des einfallenden Lichtes und aufgrund der konvexen Oberfläche im Lichtaustrittsbereich stellen sich im Klarsichtkörper Totalreflexionen ein, wodurch nur ein Bruchteil des einfallenden Lichts wieder aus dem Klarsichtkörper austritt. Die Randbereiche sind nur sehr schwach, wenn überhaupt, ausgeleuchtet, so daß sich in diesen Klarsichtkörper-Bereichen befindliche Abschnitte des eingebetteten Objektes nur sehr schlecht sichtbar sind.

Die Verwendung eines Klarsichtkörpers mit zylindrischer Form würde hier zwar leicht Abhilfe schaffen, dieser ist jedoch schlecht zu handhaben, da er keinerlei klar definierten Auflagenflächen enthält.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Demonstrationselement mit einem Klarsichtkörper zu schaffen, der eine gute Ausleuchtung des darin enthaltenen Vorführobjektes ermöglicht, wobei dieses einen Durchmesser aufweisen kann, der groß ist im Verhältnis zu demjenigen des Klarsichtkörpers, und welcher bei einfacher Handhabbarkeit eine allseitige Betrachtbarkeit des Vorführobjektes und ein reflexionsfreies Bild desselben gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die konvexe Oberfläche das Objekt weitgehend umschließt und daß der Klarsichtkörper eine weitere Oberfläche besitzt, die zumindest teilweise konkav ausgebildet ist und gleichzeitig zur Bildung einer Auflagepartie dient.

Da das Objekt von der konvexen Oberfläche weitgehend umschlossen ist, ist eine alLseitige Betrachtung des Objektes möglich, ohne dais hierbei störende Brechungen an Kanten oder aber unterschiedliche Vergrößerungsfaktoren auftreten. Das eingebettete Objekt erscheint aus nahezu jeder Blickrichtung in etwa in den gleichen Proportionen, so daß bei der Ansicht ein reguläres vergrößertes Bild erhalten wird. Das erfindungsgemäße Demonstrationselement hat den weiteren Vorteil einer sehr guten, nahezu vollständigen Ausleuchtung

ίο bei einer Durchlichtbetrachtung. Ein im Bereich der konkaven Oberfläche eintretendes Lichtbündel wird in diesem als Zerstreuungslinse wirkenden Abschnitt divergent und so weit gespreizt, daß auch relativ große in dem Klarsichtkörper eingebettete Objekte vollständig ausgeleuchtet werden. Durch die Spreizung des Lichtbündds wird gleichzeitig der Bereich der Totalreflexion stark eingeschränkt, da die Lichtstrahlen nunmehr beim Austreten aus dem Klarsichtkörper einen Austrittswinkel besitzen, der sich außerhalb des Grenzwinkels für die Totalreflexion befindet Im Bereich der Obergänge vom konvexen in den konkaven Oberflächenabschnitt wird eine Auflagepartie gebildet, die eine sichere und klar definierte Auflage des Klarsichtkörpers ermöglicht Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Demonstrationselementes sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Maßnahme nach Anspruch 2 ist fertigungstechnisch ohne großen Aufwand herstellbar. Auch ist insbesondere bei einem eingebetteten rotationssymmetrisehen Objekt ein konstanter Vergrößerungsfaktor über einen Großteil der Mantelfläche gewährleistet

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 wird ein Zerkratzen oder Zersplittern der Auflagepartie verhindert, die häufig stark beansprucht ist Es ergeben sich ebene Auflageflächen, die keine exponierte beschädigungsanfällige Abschnitte besitzen.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 6 wird eine Spiegelung des abzubildenden Objektes in den ebenen Auflageflächen verhindert.

Die Weiterbildung nach Anspruch 7 gewährleistet eine besonders intensive Ausleuchtung des eingebetteten Objektes im Durchlicht. Des weiteren werden nahezu konstante Abstände zu der konvexen Oberfläche erreicht, so daß eine gleichmäßige Vergrößerung erzieh wird.

Die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 ermöglichen eine Darstellung des eingebetteten Objektes, wobei gleichzeitig dessen Funktion ersichtlich ist.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. Teilweise schematisch zeigen:

F i g. 1 die perspektivische Ansicht eines Demonstrationselements in Gestalt einer konkav-konvexen Zylinderlinse;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite d.;s Demonstrationselements, wobei ein bei Durchlicht-Projektion auftretender Strahlengang angedeutet ist.

Das erfindungsgemäße Demonstrationselement besitzt einen Klarsichtkörper 1, der aus einem transparenten Material besteht und das vorzuführende Objekt enthält. In F i g. 1 und 2 ist jeweils nur die Außenkontur des Klarsichtkörpers 1 gezeichnet, und das darin eingebettete Objekt nicht dargestellt. Der Gegenstand der Erfindung unterliegt in der Auswahl der möglichen Vorführ-Objekte und Präparate grundsätzlich keinen Einschränkungen; eine bevorzugte Anwendung liegt aber in der Demonstration von hydraulischen und pneumatischen Bauteilen, und insbesondere von Ventilen. Zu diesem

Zweck kann der Klarsichtkörper 1 Anschlüsse (nicht dargestellt) für ein Strömungsmedium haben, das das entsprechende Bauteil durchsetzt und mit diesem in irgendeiner Wechselwirkung steht. Weiterhin ist es möglich, daß das Vorführobjekt nur zum Teil in dem Klarsichtkörper eingebettet ist und insbesondere an einer oder beiden Stirnseiten 2 aus diesen herausragt (nicht dargestellt). In diesem Fall stellt der in F i g. 1 gezeichnete Klarsichtkörper 1 nur ein funktionelles Teil des ganzen Demonstrationselements dar, wobei die vielfältigsten Anordnungen denkbar sind. Im Fall eines eingebetteten hydraulischen oder pneumatischen Bauteils kann beispielsweise ein herausragendes Ende u. a. ein Betätigungsglied enthalten, das die Funktionen des Bauteils beeinflußt, und beispielsweise einen Schaltwechsel eines Ventils herbeiführt. Weiterhin können auch elektromechanische Einrichtungen im Innern des Klarsichtkörpers enthalten sein und entsprechende elektrische Anschlüsse nach außen geführt werden. Den Gestaltungsmöglichkeiten sind kaum Grenzen gesetzt, da sich der Klarsichtkörper 1 in sehr einfacher Weise aus einem flüssig zu verarbeitenden und anschließend aushärtenden Gießharz herstellen läßt.

Von Bedeutung ist dabei die in den Abbildungen gezeigte, äußere Kontur des Klarsichtkörpers 1 sowie die resultierenden optischen Eigenschaften.

Erfindungsgemäß hat der Klarsichtkörper 1 eine gewölbte Oberfläche, die dem Betrachter ein vergrößertes Bild des Vorführobjekts vermittelt Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß das Vorführobjekt innerhalb der Brennweite der gewölbten Oberfläche liegt Dadurch, daß das Vorführobjekt von dem transparenten Material in einer bestimmten Dicke umhüllt ist, ergibt sich automatisch ein Abstand zwischen der gewölbten Oberfläche und den auszustellenden Partien des Vorführobjekts; dieser Abstand, & h. die Dicke der Umhüllung, stellt praktisch die Gegenstandsweite der durch die Oberfläche bewirkten Abbildung dar. Andererseits bestimmen der Brechungsindex des transparenten Materials und die Krümmung der Oberfläche in bekannter Weise deren Brennweite, und es bedarf nur einer einfachen Abstimmung der genannten Größen, um eine Lupenwirkung der gewölbten Oberfläche zu erzielen.

Der Klarsichtkörper 1 ist vorzugsweise zylindrisch und durch zwei parallele, ebene Stirnseiten 2 begrenzt Die gewölbte, eine vergrößernde Betrachtung ermöglichende Oberfläche ist in diesem Fall ein Teil des Zylindermantels 4. Man kann sich einen solchen Klarsichtkörper als dicke, plankonvexe Zylinderlinse vorstellen, und aus einer elementaren optischen Betrachtung ergibt sich näherungsweise die Brennweite dieser Anordnung

hierbei ist r der Radius des Zylinders und π der Brechungsindex. Bei typischen Brechungsindizes von π = 1,5 entspricht also die Brennweite größenordnungsmäßig dem doppelten Radius, so daß die Lupenbedingung eingehalten ist Ein derartiger Klarsichtkörper vermittelt also bei allseitiger Betrachtung von der Mantelfläche her ein vergrößertes Abbild eines darin eingebetteten Vorführobjekts.

Das Vorführobjekt wird vorzugsweise mittig in dem kreiszylindrischen Klarsichtkörper angeordnet Hierdurch ergeben sich für die Abbildung allseitig etwa gleiche Gegenstandsweiten, so daß sich der Vergrößerungsmaßstab über den Umfang des Klarsichtkörpers 1 nicht ändert. Diese Anordnung ist insbesondere bei der Demonstration hydraulischer oder pneumatischer Bauteile von Vorteil, die häufig selbst einen zentralsymmetrischen, zylindrischen Aufbau haben. Versieht man diese Bauteile mit einer transparenten, kreiszylindrischen Ummantelung gleicher Dicke, so sieht man ihren gesamten Umfang in gleichem Maßstab vergrößert. Doch

ίο kann selbstverständlich in Einzelfällen auch eine exzentrische Anordnung des Vorführobjekts in einem kreiszylindrischen Klarsichtkörper zur Anwendung kommen, wenn bestimmte Abschnitte desselben mehr oder weniger vergrößert werden sollen.

Eine vollzylindrische Ummantelung von Vorführobjekten mit einem Klarsichtkörper i kommt insbesondere für eine unmittelbare Betrachtung durch einzelne Personen in Betracht. Hingegen ist das erhaltene Demonstrationselement für ein Projizieren mit einem Tageslichtschreiber oder einem Episkop weniger geeignet. Dies liegt einerseits daran, daß keine ebene Auflagefläche vorhanden ist, so daß das Demonstrationselement nur schwer in eine definierte Lage auf eine Projektionstisch gebracht werden kann und zu einem Hin- und Herrollen tendiert. Andererseits wird auch durch die bikonvexe Formgebung des Klarsichtkörpers 1 dessen zu durchblickende Zone stark auf einen axialen Mittelbereich eingeengt, während sich zu den Seiten hin breite Bereiche der Totalreflexion anschließen; dieses Phänomen wird noch nachstehend näher erläutert. Um diesen Problemen abzuhelfen und einen vorwiegend kreiszylindrischen Klarsichtkörper auch für Projektionszwecke geeignet zu machen, kann man diesen Körper an seiner Mantelfläche einseitig abplatten, so daß ein ebener, als Auflagefläche geeigneter Mantelabschnitt entsteht (nicht dargestellt). Bei dieser Anordnung haben die einander gegenüberliegenden, ebenen Stirnseiten des Klarsichtkörpers die Gestalt eines Kreises, von dem ein Kreissegment abgeschnitten ist Der von den Schnittkanten des Kreissegments begrenzte Mantelabschnitt des Zylinders bildet die erwähnte Auflagefläche. Bei dieser Anordnung, die unter den Gedanken der vorliegenden Erfindung fällt, vermittelt ersichtlich nur die gewölbte Oberfläche des Klarsichtkörpers ein vergrößertes Bild des darin eingebetteten Vorführobjekts. Die Auflagefläche muß eine beachtliche Größe haben, um eine stabile Position des Demonstrationselements beim Projizieren zu gewährleisten; hieraus resultieren wiederum breite Zonen der Totalreflexion beidseits der Mitte des Klarsichtkörpers 1, die eine gute Ausleuchtung des vorzuführenden Objekts bei der Projektion sehr erschweren.

Eine bevorzugte, besonders elegante Lösung der resultierenden Probleme besteht darin, dem Klarsichtkörper 1 die Gestalt einer konkav-konvexen Zylinderlinse zu verleihen. Der Klarsichtkörper 1 hat wiederum eine im wesentlichen kreiszylindrische Form, ist aber auf seiner Mantelfläche mit einer Aushöhlung 5 versehen, die eine entgegengesetzte Oberflächenkrümmung hat Der Zylindermantel 4 des Klarsichtkörpers 1 teilt sich dadurch in einen konvexen Mantelabschnitt 6 und einen konkaven Mantelabschnitt 7, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beide Mantelabschnitte 6; 7 einen kreisbogenförmigen Umriß haben. Der Grundriß der Aushöhlung 5 kann aber auch in anderer Weise gestaltet sein, um eine konkave Krümmung zu vermitteln; insbesondere kann der konkave: Mantelabschnitt 7 auch linsenförmigen, elliptisch o.a. gewölbt sein. Um

dem Klarsichtkörper 1 eine ebene Auflagefläche zu verleihen, ist der Stoßbereich zwischen den konvexen und konkaven Mantelabschnitten 6 bzw. 7 in Form zweier Leisten 8 abgeplattet. Die Leisten 8 liegen dabei in einer Ebene und bilden eine Auflagenfläche, auf der der Klarsichtkörper 1 insbesondere zu Projektionszwecken aufgelegt werden kann. Hierdurch wird eine wohldefinierte Orientierung des Demonstrationselements vorgegeben, und zwar auf sehr einfache Art; es sind also keine besonderen Befestigungseinrichtungen nötig, die den Aufbau des Demonstrationselements sehr komplizieren würden. Ein vorzuführendes Objekt wird in dem Klarsichtkörper 1 vorzugsweise zentral bezüglich des konvexen Mantelabschnitts 6 angeordnet, so daß die Achse des äußeren Mantelzylinders durch einen Mittelbereich des Vorführobjekts verläuft. Hierdurch wird erreicht, daß das Vorführobjekt mit allen seinen zu betrachtenden Partien in etwa gleichem Abstand zu dem konvexen Mantelabschnitt 6 liegt, der ein vergrößertes Bild von dem Vorführobjekt entwirft. Der Vergrößerungsmaßstab ist dabei über den vollen Umfang des konvexen Mantelabschnitts 6 konstant. In diesem Bereich herrschen also sinngemäß dieselben optischen Verhältnisse wie bei einem Klarsichtkörper 1 in Gestalt eines Vollzylinders mit kreisförmiger Grundfläche. Hingegen ergibt sich im Bereich des konkaven Mantelabschnitts 7 ein verkleinertes Bild des in dem Klarsichtkörper 1 enthaltenen Vorführobjekts, da dieser Mantelabschnitt 7 bei Aufsichtsbetrachtung als Zerstreuungslinse wirkt. Gelegentlich mag ein solches verkleinertes Bild für die unmittelbare Betrachtung des eingebetteten Vorführobjekts geradezu wünschenswert sein, um mit einem schnellen Blick eine Übersicht zu gewinnen. Hauptsächlich wird durch den konkaven Mantelabschnitt 7 aber das Gesichtsfeld im Innern des Klarsichtkörpers 1 erweitert, und eine für Projektionszwecke optimale Abbildung geschaffen, wie dies im folgenden anhand von F i g. 2 erläutert wird.

Gemäß Fig.2 sind sowohl der konvexe Mantelabschnitt 6 als auch der konkave Mantelabschnitt 7 kreisbogenförmig konturiert. Der Krümmungsmittelpunkt des konvexen Mantelabschnitts 6 ist mit 9 bezeichnet; durch diesen Krümmungsmittelpunkt verläuft senkrecht zur Zeichenebene eine Längsmittelachse des Klarsichtkörpers 1. Bei 10 befindet sich der Krümmungsmittelpunkt des konkaven Mantelabschnitts 7, durch den eine entsprechende Mittelachse der Aushölung 5 verläuft. Die Achsen liegen in einer gemeinsamen Ebene, bezüglich derer der Klarsichtkörper 1 symmetrisch aufgebaut ist Der Krümmungsradius des konvexen Mantelabschnitts 6 verhält sich zu dem des konkaven Manteiabschnitts wie etwa 2:1, und der Krümmungsmitteipunkt 10 liegt im Umfangsbereich des die konvexe Oberfläche 6 bestimmenden Zylinders. Anders gesagt, wird der Krümmungsmittelpunkt 10 von einer kreisbogenförmigen Verlängerung der Unfangslinie des konvexen Mantelabschnitts 6 getroffen oder annähernd getroffen. Wie bereits erwähnt, ist das vorzuführende Objekt vorzugsweise im Zentrum des durch den konvexen Mantelabschnitt 6 bestimmten Zylinders anzuordnen; es wird also von der durch den Krümmungsmittelpunkt 9 ragenden Längsmittelachse in etwa mittig durchstoßen. Bei Verwendung von konventionellen Gießmassen erreicht man eine befriedigende, vergrößernde Abbildung, wenn sich der Krümmungsradius des konvexen Mantelabschnitts 6 zu einem charakteristischen Durchmesser des Vorführobjekts wie etwa 3 :2 verhält; dieses Verhältnis kann aber auch etwa 2 :1 betragen.

F i g. 2 zeigt den Klarsichtkörper 1 von einem ebenen Lichtbündel durchstrahlt, und zwar von der Seite des konkaven Mantelabschnitts 7 her. Eine solche Situation tritt beispielsweise bei einer Durchlichtprojektion des Demonstrationselements auf. Man kann sich dabei den Klarsichtkörper 1 mit den Leisten 8 auf die Arbeitsfläche eines Tageslichtprojektors (Overhead-Projektors) aufgestellt denken. Das Lichtbündel wird durch einzelne Strahlen 11 charakterisiert, und seine Einfallrichtung

ίο wird durch Pfeile 12 verdeutlicht. Das Lichtbündel tritt im Bereich des konkaven Mantelabschnitts 7 in den Klarsichtkörper 1 ein und wird dort aufgeweitet, da dieser Mantelabschnitt 7 als Zerstreuungslinse wirkt. Die Strahlen 11 durchlaufen aufgefächert den Klarsichtkörper 1, wobei nur ein zentraler, durch die Symmetrieebene des Klarsichtkörpers I verlaufender Strahl 13 keine Ablenkung erfährt. Das Strahlenbündel trifft sodann auf den konvexen Mantelabschnitt 6 auf, wo die Strahlen 11 ein zweites Mal gebrochen werden. Da der konvexe Mantelabschnitt 6 als Sammellinse wirkt, werden die Strahlen 11 gebündelt. Sie fallen sodann in das Auge 14 eines Betrachters oder aber eine geeignete Abbildungsoptik. Eine Ausnahme machen nur äußerst periphere Strahlen 15 des Strahlenbündels. Diese werden durch den konkaven Mantelabschnitt 7 so stark nach außen abgelenkt, daß sie unter einem Winkel auf den konvexen Mantelabschnitt 6 treffen, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Diese Strahlen 15 sind nicht in der Lage, den optisch dichteren Klarsichtkörper 1 zu verlassen, und in die optisch dünnere Umgebung auszutreten; sie werden vielmehr an dem konvexen Mantelabschnitt 6 total reflektiert. Die Grenze zwischen dem Bereich des Strahlungsdurchtritts und dem der Totalreflexion ist durch die gestrichelte Linie 16 angedeutet; ein auf dieser Linie laufender Strahl des ebenen Lichtbündels erreicht an dem konvexen Mantelabschnitt 6 gerade den Grenzwinkel der Totalreflexion. Der Klarsichtkörper 1 bietet also für ein in Blickrichtung 17 schauendes Auge bzw. eine entsprechende Abbildungsoptik eins zu durchblickende Zone 18, die sich zwischen den Fußpunkten der Grenzlinien 16 erstreckt Die sich seitlich anschließenden Zonen der Totalreflexion 19 sind für den Betrachter hingegen undurchsichtig; Abschnitt des Vorführobjekts, die in dem entsprechenden Teil des Klarsichtkörpers i liegen, befinden sich außerhalb des Blickfelds des Betrachters. Diese, am Beispiel der Durchlichtprojektion erläuterte optische Eigenschaft des Klarsichtkörpers 1 ist ebenso auch bei direkter Betrachtung und bei Auflichtprojektion gegeben.

Man erkennt nun, daß durch die Anordnung eines konkaven Mantelabschnitts 7 die zu durchblickende Zone 18 des Kiarsichikörpers 1 zur Seite hin erweitert und die Zonen 19 der Totalreflexion auf einen schmalen Randbereich des Klarsichtkörpers 1 beschränkt werden.

Durch die Auffächerung der Strahlen 11 im Innern des Klarsichtkörpers 1 wird nämlich bewirkt, daß diese unter einem stumpferen Winkel auf den konvexen Mantelabschnitt 6 auftreffen, und somit den Grenzwinkel der Totalreflexion erst "in einem weiteren Abstand von der Mittelebene und dem darin verlaufenden, zentralen Stahl 13 erreichen. Denkt man sich einmal in F i g. 2 den konkaven Mantelabschnitt 7 weg und die Auflagefläche in Verlängerung der Leisten 8 vergrößert, so würde das Strahlenbündel den Klarsichtkörper 1 im wesentlichen parallel durchsetzen, und bereits in einem geringeren Abstand von der Mittelebene unter einem Winkel auf den konvexen Mantelabschnitt 6 treffen, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion; die zu durch-

ίο

blickende Zone wäre also wesentlich schmaler. Dies gilt in noch stärkerem Maße für einen Klarsichtkörper in Gestalt eines Vollzylinders mit kreisförmiger Grundfläche. Hier wird ein ebenes Strahlenbündel bereits beim Eintritt in den Klarsichtkörper konvergent zusammengeführt, und die auf die Austrittsfläche auftreffenden Strahlen sind bereits von einem darauf errichteten Lot weg geneigt. Die zu durchblickende Zone ist demnach ersichtlich auf einen schmalen Bereich um die Zylindermitte beschränkt.

Abgesehen davon, daß der konkave Mantelabschnitt 7 das Blickfeld auf den Vorführkörper erweitert, werden auch für ein Projizieren äußerst günstige optische Verhältnisse geschaffen. Versuche haben ergeben, daß die I Anordnung einer Zerstreuungslinse in Form des konka- 15 I ven Mantelabschnitts 7 für das Abbildungsverhalten | konventioneller Projektoren nur von Vorteil ist. Bei der Projektion werden scharfe Bilder des in dem Klarsichtkörper 1 enthaltenen Vorführobjekts vermittelt.

Spiegelungen werden dadurch weitgehend unterdrückt, daß die als Auflagefläche dienenden, ebenen Leisten 8 nur sehr schmal sind; ihre Anordnung im Abstand des dazwischen befindlichen, konkaven Mantelabschnitts 7 vermittelt aber dennoch eine stabile Auflage. In einer bevorzugten Ausbildung kann der Klarsichtkörper 1 überdies so dimensioniert werden, daß die Auflageflächen 8 bei Betrachtung von der entgegengesetzten Seite in die Zone der Totalreflexion 19 fallen. Eine derartige Anordnung ist in Fig.2 illustriert; man erkennt, daß ein Betrachter mit Blickrichtung 17 den Auflagebereich der Leisten 8 nicht sehen kann. Eine Spiegelung des Vorführobjekts an den entsprechenden, ebenen Flächen tritt also nicht ein. Um diese wünschenswerte Situation herzustellen, muß die Grenzlinie der Totalreflexion 16 im Bereich des konkaven Mantelab-Schnitts 7 fußen, d. h. die Randbereiche des konkaven Mantelabschnitts 7 müssen ein ebenes Lichtbündel so stark ablenken, daß an dem konvexen Mantelabschnitt 6 eine Totalreflexion erfolgt Man verwirklicht eine derartige Anordnung mit konventionellen transparenten Materialien unter Einhaltung der o. g. Dimensionen, ohne daß ein allzu großer Teil des vergrößernd wirkenden, konvexen Mantelabschnitts 6 verlorenginge.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Demonstrationselements ist, daß seine optisch genutzten Flächen nicht gleichzeitig Auflageflächen sind, wie dies bei konventionellen Demonstrationselementen der Fall ist Die entsprechenden, konvexen bzw. konkaven Mantelabschnitte 6; 7 sind daher auch einer geringeren Gefahr vor Beschädigungen durch Verkratzen und Trübung ausgesetzt, und die Lebensdauer des Demonstrationselerncr.ts wird erhöht

Eine bevorzugte Anwendung findet der Gegenstand der Erfindung zum Projizieren mit einem Tageslichtschreiber (Overhead-Projektor) oder mit einem Episkop. Als Vorführobjekte sind insbesondere hydraulische oder pneumatische Bauteile geeignet, die ebenso wie der Klarsichtkörper 1 selbst eine im wesentlichen zylindrische Gestalt haben.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Derartige Deinonstrationselemente dienen dazu, empfindliche Objekte, wie beispielsweise biologische ^^ medizinische Präparate, Dünnschliffe von Minerai d Wkff ä i ößren Betrachter ^^ medizinische Präparate, Dünnschliffe vo

1. Demonstrationselement mit einem Klarsicht- lien oder Werkstoffen u. ä. einem größeren Betrachter

körner der aus einer im ausgehärteten Zustand 5 kreis zugänglich zu machen. Der Kiars.chtkorper bildet

Sparenten Gießmasse wie Gießharz besteht und dabei eine schützende Umhüllung des vorzuführenden

ein vorzuführendes Objekt enthält und der eine kon- Objekts, das ganz oder teüweise: m diesem Körper en-

vex gewölbte Oberfläche (3) aufweist, die in Art ei- halten sein kann und das durch diese Form der Umhül-

ner hZt wirk" dadurch gekennzeichnet, lung ein problemloses, allseitiges Beschauen ermöglicht,

daß XoTvexe Oberfläche (3) das Objekt weitge- io ohne daß hierbei die Gefahr von Beschädigungen des