HU212953B - Color filter adapter of variable color - Google Patents

Description

A találmány tárgya változtatható színű színszűrő előtét optikai felvevő és vetítő berendezésekhez, amelynek rögzített helyzetű polarizáló eleme, ahhoz képest elforgathatóan elrendezett polarizáló eleme, és azok között elhelyezett, a színszűrőn áthaladó fénysugár különböző hullámhosszúságú összetevőinek intenzitásarányát a polarizáló elemekkel együttműködőén befolyásoló, a fénynyaláb útjában egymást követően elrendezett, legalább egy tengely irányában nyújtott, azaz legalább egy optikai tengelyű, dehomogenizált molekulastruktúrájú nagymolekulás fóliákból készített közbülső eleme van.

Optikai színszűrők számos kialakításban ismertek. Ezek fő sajátossága, hogy egy adott színszűrő egyetlen (osztott terű színszűrő pedig néhány előre meghatározott), utólag nem változtatható szín előállítására alkalmazható, amely a fényképezendő látványt, illetve a vetítendő képet ugyan befolyásolja, azonban ennek változtatására vagy további szubjektív befolyásolására semmilyen lehetőség nem adódik. Természetesen lehetséges több, különböző színszűrő sorbakapcsolása, ami az egyes színszűrők által előállított színű fénynyalábtól eltérő színű fénynyalábot eredményez, azonban ez a fénynyaláb is eleve meghatározott színtartományú lesz. Az optikai színszűrő előtétek legalább egy olyan fényáteresztő elemmel rendelkeznek, amely meghatározott hullámhosszúságú fénysugarakat átereszt, illetve más fénysugarakat kiszűr. Ez a fényáteresztő elem adott esetben egy vagy két, ugyancsak fényáteresztő határelem, üveglap között van elhelyezve, amelyek elsősorban szilárdsági vagy védőftmkciókat látnak el.

A gyakorlatban a vizuális kultúra és a vizuális információ fokozott előtérbe kerülésével megnövekedett az igény arra, hogy viszonylag egyszerű eszközökkel a felvevő vagy vetítő berendezést kezelő személy tetszés szerint tudja a látványt vagy képet, azaz a beeső vagy kivetített fénynyalábot egészében vagy részleteiben befolyásolni, ezenbelül színeit változtatni. A HU 188 372 lajstromszámú szabadalmi leírás elektromosan vezérelhető folyadékkristályos optikai szűrőt ismertet, amely főként fényképezési és televíziós technikában alkalmazható objektív előtétként, és szerkezeti kialakításától függő alakú, elektromos vezérléssel a kívánt időpontban megjeleníthető és kívánt fényességre vagy fokozatra folyamatosan állítható fénysugámyalábos trükkfelvétel készítésére használható. Ennek az optikai szűrőnek két fényáteresztő határelem közé helyezett folyadékkristályos cellája van, amely a fénysugár meghatározott irányú összetevőinek intenzitását befolyásoló elemként szolgál, és a fényáteresztő határelemet alkotó hordozók egymás felé eső felületén, hordozónként rendre egymásra rétegezve optikailag átlátszó, kivezetésekkel ellátott vékonyréteg elektróda vagy elektródák szigetelőréteg és orientálőréteg van felhordva és legalább egy vékonyréteg elektródáját annak síkjában egymástól elválasztott, de galvanikusan összekötött elektródacsíkok alkotják, míg a folyadékkristály réteget körülvevő hordozók polarizátormentes kialakításúak. Amennyiben az egyik hordozó - jóllehet továbbra is fényáteresztő - anyagában színezett, úgy a láttatott kép az adott színárnyalattal fog rendelkezni és a megjelenített fénysugámyaláb is olyan színárnyalatú lesz. Jóllehet az elektródák vezérlésével a szemmel megtekintett fénysugámyaláb különböző alakzatú, csíkozású lesz, annak színe sem egészében, sem részleteiben nem módosítható.

A HU 183 398 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan optikai eszközt, főleg polárszűrőt ismertet, amelynek két átlátszó hordozója van, amelyek kapilláris rést fognak közre és a hordozók egymással szemben fekvő felületén iránybeállító pályarendszer van, míg a kapilláris rés meghatározott molekularendezettséggel rendelkező anyaggal, elsősorban folyadékkristállyal van kitöltve. Az optikai eszköz a beeső természetes fényből előnyösen áthaladási iránytól függően kétféle módon is polarizált fénynyalábot állít elő, azonban sem a nempoláros, sem a poláros fény egyedi, kreatív elszínezésére nem ad lehetőséget.

Az US 4 595 262 számú szabadalmi leírás megoldása szerinti szemüveg lézersugár káros hatásának megelőzésére, meghatározott hullámhosszúságú fény kiszűrésére, illetve gyengítésére szolgál úgy, hogy egymáshoz képest elforgathatóan elhelyezett polarizátorok, valamint egyéb, optikai hatású elemek közé polivinil alkoholból készült nagymolekulás műanyag fóliát helyez. A fénysugár útja szempontjából kimeneti oldalon elhelyezett polarizátor elforgatásával az eleve kiválasztott hullámhosszú fénynyaláb összetevő intenzitása lecsökkenthető, azonban a polarizátor tekergetésével létrejövő változás nem nevezhető a fénynyaláb elszínezésének. A megoldás a dokumentum ábrái alapján olyan sok optikai elemből áll, hogy az a színszűrőknél kívánatos átláthatóságot erősen rontja, lézersugár szemüvegeknél azonban nyilvánvalóan megfelel.

Az US 3 431 044 számú szabadalmi leírás szín, illetve színtelítettség változtatására alkalmas mechanikai módszert, illetve optikai elrendezést ismertet, ahol két polarizáló tulajdonságú határelem közé többszörösen törő elem van beillesztve, és mind a három elem egymáshoz képest de egymástól függetlenül elforgatható. A leírás kitanítása szerint a szín megváltozását az első, belépő oldali polarizátor elforgatása, a színtelítettség megváltoztatását pedig a hátsó, kilépő oldali polarizátor elfoigatása idézi elő. Ez az elmélet a gyakorlatban számos hiányossággal jár együtt: mivel a belépő oldali polarizátor elem és az azt követő fóliaelem egymáshoz viszonyított helyzete az átbocsátóit fény egyenletes intenzitása szempontjából alapvető fontosságú, ezért a javasolt módon csupán a rendszer „optikai elrontásával” lehetséges a színt változtatni, ami egyszerűbb, kevés fóliából összeállított elemnél erőteljes színhiányt idéz elő (például egyetlen fólia esetén csak kék és sárga vagy pl. zöld és lila színt kapunk). Valódi, egyenletes intenzitású színváltoztatást ezzel a javaslattal ellentétben akkor kapunk, ha a belépő oldali polarizátort a közbülső elem anyagától függő szöghelyzetben rögzítjük és csak a kilépő oldali polarizátort forgatjuk. További, a gyakorlati felhasználást erősen befolyásoló tény, hogy a három elem kötetlen elforgatása olyan nagy szabadságot enged, hogy csak roppant bonyolult módon biztosítható a gyors és reprodukálható színváltoztatás/beállítás. Ez a színházi világítástechnika szokásos gyakorlatában kézbentarthatatlan.

HU 212 953 Β

Az US 3 936 147 számú szabadalmi leírásból megismerhető színszűrő előtét közbülső elemként két egymással rögzítetten derékszöget bezáró kromatikus polárszűrőt használ, két álló polarizáló elem között forgathatóan elrendezve. Ennek a megoldásnak hiányossága, hogy a szűrő túl sok fényt nyel el, színei elmosódottak lesznek. Egy további kialakításnál két kromatikus polarizáló elem között helyezkedik el egy közbülső forgatható akromatikus polarizáló elem. A három elem rögzítése, egymáshoz illesztése mechanikailag nehézkes azáltal, hogy a középső elem van forgathatóan kiképezve. Ennél is lényegesebb hátrány azonban, hogy a körbeforgatás során keletkező színek egymáshoz képesti intenzitása erősen eltérő.

Az FR A 2 590 039 számú szabadalmi leírás szín változtatására alkalmas optikai előtétet ír le, amelyben két polarizáló határelem között több kettőstörő tulajdonságú elem helyezkedik el, egymással 45 °-ot bezáró optikai tengellyel. Mint a dokumentum 4. ábrája tükrözi, az elforgatás hatására létrejövő színváltozás valamennyi színt érinti ugyan, azonban a vörös összetevők kiütközően gyengék, a színek tompák és erőtlenek lesznek. Ennek korrigálására a javaslat megnöveli a közbülső elemet alkotó fóliák számát. Ez kismértékben javítja a vörös szín visszaadást (lásd 7. ábra), azonban az 500 nm feletti összetevők továbbra is hiányoznak és a megoldás erősen csökkenti az átjutó fény erősségét. E két tényező a megoldás életképességét kérdőjelezi meg.

A találmánnyal célom olyan eszköz létrehozása, amellyel egy kitüntetett fénynyalábot tág határok között, kreatív és adott esetben művészi módon elszínezhetünk úgy, hogy az elszíneződés ne egyetlen előre meghatározott színváltozást jelentsen, hanem a fénynyaláb egy részét vagy egészét tudjuk folyamatosan, beállítható módon elszínezni. Célom továbbá, hogy az optikai előtét transzparenciája meghaladja az ismert megoldásokét, továbbá egyszerűen, olcsón, speciális anyagok felhasználása‘nélkül lehessen megvalósítani és alkalmazása se igényeljen külső energiát. Célom továbbá, hogy az így előállított optikai színszűró előtét optikai felvevő és vetítő berendezésekhez célszerűen előtétként, például objektív előtétként legyen csatlakoztatható és azok méretét és súlyát ne növelje túlságosan.

Találmányom azon a felismerésen alapul, hogy az előtét átláthatóságát a közbülső elemet alkotó fóliák megfelelő kezelésével, az egyenletes színspektrumot pedig a polarizáló elemek közé helyezett közbülső elem fóliáinak anyagával és elrendezésével tudom biztosítani.

A kitűzött feladatot optikai felvevő és vetítő berendezésekhez használható változtatható színű optikai színszűrő előtéttel oldottam meg, amelynek rögzített helyzetű polarizáló eleme, ahhoz képest elforgathatóan elrendezett polarizáló eleme, és azok között elhelyezett, a színszűrőn áthaladó fénysugár különböző hullámhosszúságú összetevőinek intenzitás arányát a polarizáló elemekkel együttműködőén befolyásoló, a fénynyaláb útjában egymást követően elrendezett, legalább egy tengely irányában nyújtott, azaz legalább egy optikai tengelyű, dehomogenizált molekulastrukturájú nagymolekulás fóliákból készített közbülső eleme van. Ezt az optikai színszűrő előtétet találmányom értelmében úgy fejlesztettem tovább, hogy a közbülső elem polimerizált fóliái az első nyújtási tengelyre merőleges irányú tengely mentén is megnyújtottak, azaz két optikai tengelyűek, és a közbülső elemnek az elforgathatóan elrendezett polarizáló elemhez legközelebb elhelyezett fóliája elsősorban 550 nm hullámhossz környékén polarizáló hatású, egytengelyűén nyújtott polivinil alkohol fólia.

Az optikai színszűrő előtét egy előnyös kiviteli alakja értelmében a közbülső elem nagymolekulás polimerizált fóliái közül az első és második fólia 45 °-os szögben elfordítva, és a harmadikként és negyedikként elhelyezett fóliák nagyobb mértékű nyújtási irányuknak a rögzített polarizáló elem polarizációs síkjához képest 60°+15° tartományba esően elforgatva vannak elhelyezve, és az ötödik fólia 0° vagy 90°-os szögben van ráhelyezve.

A javasolt optikai színszűrő előtét fényképezésnél, film vagy videokameránál, illetve diavetítésnél vagy filmvetítésnél egyaránt alkalmazható a fényképezendő, illetve vetítendő látvány tág határok közötti egyéni ízlés szerinti folyamatosan változtatható elszínezésére. Elsősorban az igényesebb foto és videoamatőrök, reklámfotósok körében használható, és alkalmazása hozzájárul a vizuális kultúra szintjének emeléséhez. Olcsó, egyszerű eszközként ezen túlmenően módot nyújt alkotó jellegű fényképezésre és vetítésre vagy színházi világítástechnikai effektusok előállítására, továbbá előnyösen alkalmazható színes labortechnikában, nagyításnál, átvilágításnál is.

A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetem részletesebben, amelyen a találmány szerinti eljárással létrehozott optikai színszűrő előtét példakénti kiviteli alakját tüntettem fel. A rajzon az

1. ábra diakeretbe helyezett optikai színszűrő előtét axonometrikus vázlatos nézete, a

2. ábrán optikai felvevő berendezéshez illeszthető objektív előtétként kiképzett lehetséges kiviteli alak vázlatát tüntettem fel, a

3-6. ábrákon osztott terű javasolt színszűrő előtét közbülső elemében elhelyezett fóliák néhány lehetséges geometrikus elrendezése látható, és a

7. ábrán a javasolt színszűrő előtét egyik példakénti kiviteli alakjában alkalmazott fóliák elrendezését mutatom be vázlatosan.

A javasolt optikai színszűrő előtétnek csupán előnyös példaként az 1. és 2. ábrán bemutatott kiviteli alakjánál két fő egységet különböztethetünk meg, amelyek egymás mögött vannak a fénynyaláb útjában elhelyezve. Az egyik egység célszerűen az adott szakterületen szokásos módon oldhatóan van az adott optikai berendezésen rögzítve - ez fényképezőgépeknél azt jelenti, hogy az egység szabványos menettel az objektív elé van csavarozva -, a másik egység pedig az első egységhez képest azzal egytengelyűén, elforgathatóan helyezkedik el, például egymásba illeszkedő csúszó3

HU 212 953 Β gyűrűk segítségével. Az első egységben mechanikai, szilárdsági követelményeket kielégítő 1 keretben védő 2 üveglap mögött 3 polarizáló elem, a fénynyaláb különböző hullámhosszúságú összetevőinek intenzitás arányát befolyásoló 4 közbülső elem, valamint második 5 üveglap található. A második egységben - ugyancsak védő 6, 7 üveglapok között, 8 keretben - 9 polarizáló elem van elrendezve. Az egységek rögzítésére szolgáló szerkezetek a fényképezés vagy színházi világítás technikájának ismert elemei. A találmány lényege a 4 közbülső elem kialakításában rejlik, hiszen olyan átlátszó nagymolekulás fóliákból áll, amelyek elhelyezése és/vagy megmunkálása különféle jellegű elszíneződést okoz. A fénynyaláb útja szerint belépő oldali 3 polarizáló elem, valamint az elforgatható 9 polarizáló elem egy irányban, azaz egytengelyűén, eredeti méretének sokszorosára, de legalább háromszorosára nyújtott polivinil alkohol fólia. A 4 közbülső elem az előidézni kívánt vizuális hatás által befolyásolt számú, a bemutatott esetben öt 4a, 4b, 4c, 4d, 4e fóliából áll. A 4a—4d fóliák eredetileg egytengelyűén nyújtott polipropilén fóliák voltak, amelyeket az egytengelyű nyújtás irányára merőleges irányban is megnyújtottam, így kéttengelyűén nyújtott 4a-4d fóliák lettek. Az egyes tengelyek mentén végzett nyújtások általános esetben nem egyeznek meg egymással. A kéttengelyű nyújtás hatására lényegesen javult az egymásra helyezett 4a-4d fóliák átláthatósága. A 4e fólia, amely a 4 közbülső elem kilépő oldalán helyezkedik el, optikai szempontból dikroikus elem, és egytengelyűén, eredeti méretének sokszorosára, de legalább háromszorosára nyújtott polivinil alkohol fólia, amely polarizáló hatását elsősorban az 550 nm hullámhossz környékén fejti ki.

A 4 közbülső elem lényege, hogy dehomogenizált molekulastruktúrájú 4a-4e fóliákat tartalmaz, ahol a dehomogenizálás pontosan azonos eredménnyel megismételhető módja lényegtelen. Ezért a dehomogenizálásra általánosan ismerfvagy bárki által eredményesen alkalmazható néhány módszert sorolok fel: a 4a-4e fóliákat mechanikai behatásnak, például húzásnak vethetjük alá. Ezáltal a 4a—4e fólia nagymolekulás szerkezetében belső anyagszerkezeti elváltozások jönnek létre, azaz a nagymolekulás szerkezet dehomogenizálódik. Hasonló eredményt érhetünk el úgy is, hogy a fóliát hő hatásával dehomogenizáljuk, aiaz roncsoljuk, amelynél járulékos eredményként a hőforrás alakjának kvázi megfelelő hőlenyomat alakul ki. így az előtét optikai geometriája jobban kézben tartható, mint a mechanikai megmunkálásnál és gyakorlatilag azonos eredménnyel ismételten előállítható. Az alkalmazott fólia dehomogenizált szerkezetét vegyi úton is létrehozhatjuk, például erős oldószerekkel történő kezeléssel. A 4 közbülső elem 4a—4e fóliáinak előállítása a hőhatással létrehozott roncsoláshoz hasonlóan ultraibolya fénnyel történő besugárzással is elvégezhető, amelynél az eredmény, azaz a fólia nagymolekulás szerkezetének roncsolása még jobban irányítható. A fólia megmunkálásához használt fény hullámhosszának vagy tulajdonságainak módosítása kísérleteim során elvezetett a lézer fénynyaláb alkalmazásához, amellyel a fólia roncsolása lényegesen nagyobb pontossággal és kézbentartható módon végezhető el. Az ultraibolya fény és a lézer fénynyaláb használatával nem csak változtatható színű optikai színszűrőt, hanem képi információt is eló tudunk állítani, amely akár művészi képként is használható. A 4 közbülső elem dehomogenizálására a felsorolt intézkedések együttesen is alkalmazhatók.

A 4 közbülső elem 4a-4e fóliáinak száma, elrendezése számos technológiai paraméter (stabilizátor-, illetve lágyítótartalom, gyártási tűrések stb.) függvénye, amit csak kísérleti úton lehet pontosan meghatározni. Jó eredményt biztosítottak az alábbi, a 7. ábra segítségével bemutatott kísérleti mintadarabok:

Négy polipropilén 4a—4d fóliát egymáshoz, illetve a rögzített 3 polarizáló elem polarizációs síkjához képest 25 pm vastagság esetén 45-45-6-60°-os szögben elforgatva, 20 pm vastagság esetén 45-45-6075°-os szögben elforgatva, 25 pm vastagság és polírozott fóliaanyag alkalmazása esetén 45—45-65-55°os szögben elforgatva helyezünk egymásra. Az első két esetben az egytengelyűén nyújtott polivinil alkohol 4e fóliát 90°-ban, a harmadik esetben pedig 0°ban elforgatva helyezzük el. Az egytengelyűén nyújtott polivinil alkohol 4e fólia az áthaladó fény meghatározott rezgésszámú tartományában ható polarizáló elemként működik, amely e frekvenciatartomány határain kívül eső rezgésszámú komponensek intenzitásarányát nem befolyásolja.

A javasolt optikai színszűrő előtét előállításának egy lehetséges előnyös módja a következő:

keretként 6x6 cm-es diák keretezésénél használatos 7x7 cm méretű diakeretet használunk, azonban ettől eltérő méretek alkalmazása is azonos eredményt biztosít. A diakeretbe, amely tartalmazza a 2 és 5 üveglapokat, kereskedelmi forgalomban kapható fólia 3 polarizáló elemet helyezünk. Ezt követi a fénynyaláb egyes összetevőinek intenzitását befolyásoló 4 közbülső elem behelyezése, amely a nagymolekulás polimerizált 4a-4e fóliákat tartalmazza. A kéttengelyűen megnyújtott 4a-4d fóliákat úgy helyezzük egymásra, hogy a 4a, 4b fóliát 45°-os szögben elforgatva, a harmadik és negyedik 4c, 4d fóliát nagyobb mértékű nyújtási irányát 60°±15° tartományban esően elforgatva helyezzük el, és az egymásra helyezett 4a—4d fóliákhoz a forgathatóan elrendezett 9 polarizáló elemhez legközelebb esőén helyezzük el a 4e fóliát. Az így kialakított 4 közbülső elemre ráhelyezzük az 5 üveglapot. Ezt az egységet behelyezzük a rögzített 3 polarizáló elem és az elforgatható 9 polarizáló elem közé és fény átbocsátásával és az elforgathatóan elrendezett 9 polarizáló elem forgatásával ellenőrizzük a fénysugár különböző hullámhosszúságú összetevőinek intenzitásarányát, és a szemmel észlelhető túlzott eltéréseket a harmadik és negyedik 4c, 4d fólia elforgatásával kiküszöböljük, majd a diakeretet lezárjuk.

A javasolt színszűró előtét úgy működik, hogy a rögzített helyzetű 3 polarizáló elem és az ahhoz képest elforgathatóan kialakított 9 polarizáló elem közé helyezett, nagymolekulás szerkezetű 4 közbülső elem ket4

HU 212 953 Β tőstörő tulajdonságú 4a-4e fóliái a rögzített 3 polarizáló elemből kilépő, már közel síkrezgésű, poláros fényt ismét térrezgésű fénnyé törik. Ennek a térrezgésű fénynek a forgatható 9 polarizáló elem polarizációs síkjára irányuló vetülete e 9 polarizáló elem helyzetétől függően virtuálisan más és más rezgésszámú, így eltérő színű fény lesz. Tehát a kimeneten a belépő fénynyaláb színösszetevőinek intenzitásarányától eltérő intenzitásarányú fény lép ki.

Mint azt a 3-6. ábrákon láthatjuk, az optikai színszűrő előtét álló egysége teljes terű, vagy különböző módon osztott terű lehet. Belátható, hogy ha a diakeretet egy objektív elé szerelt tartóba négyféle módon elfordítva lehet becsúsztatni, akkor az egyes jellegzetes alakú területek a fotózandó vagy vetítendő képre négyféle helyzetben szuperponálhatók, azaz fénymontázs valósítható meg, és színük a forgatható 9 polarizáló elem állításával tetszés szerint változtatható. Ez a lehetőség tág teret nyit az egyéni kreativitásnak. Ennek eredményeképpen a diakeretben átlátszó, osztott terű szűrők esetében a vágási élek mentén geometrikus vonalakat mutató 4 közbülső elemet látunk, melynek színeket befolyásoló hatását a forgatható 9 polarizáló elem juttatja érvényre. Az a tény, hogy a vágási élek vonalai látszanak, sem az előtéttel végzett felvétel, sem pedig a vetítés során nem játszik szerepet, hiszen a berendezések objektívének élessége a fotózandó tárgyra van beállítva, illetve vetítésnél a vetítőablakban elhelyezett dia vagy filmcsík képe jelenik meg élesen a vásznon, nem pedig az objektív elé elhelyezett előtét vonalaié.

Claims (2)

1. Változtatható színű színszűrő előtét optikai felvevő és vetítő berendezésekhez, amelynek rögzített helyzetű polarizáló eleme, ahhoz képest elforgathatóan elrendezett polarizáló eleme, és azok között elhelyezett, a színszűrőn áthaladó fénysugár különböző hullámhosszúságú összetevőinek intenzitásarányát a polarizáló elemekkel együttműködőén befolyásoló, a fénynyaláb útjában egymást követően elrendezett, legalább egy tengely irányában nyújtott, azaz legalább egy optikai tengelyű, dehomogenizált molekulastrukturájú nagymolekulás fóliákból készített közbülső eleme van, azzal jellemezve, hogy a közbülső elem (4) polimerizált fóliái (4a-4d) az első nyújtási tengelyre merőleges irányú tengely mentén is megnyújtottak, azaz két optikai tengelyűek, és a közbülső elemnek (4) az elforgathatóan elrendezett polarizáló elemhez (9) legközelebb elhelyezett fóliája (4e) elsősorban 550 nm hullámhossz környéken polarizáló hatású, egytengelyűén nyújtott polivinil alkohol fólia (4e). (Elsőbbsége: 1994. 11.21.)

2. Az 1. igénypont szerinti színszűrő előtét, azzal jellemezve, hogy a közbülső elem (4) nagymolekulás polimerizált fóliái (4a-4e) közül az első fólia (4a) és második fólia (4b) 45°-os szögben elfordítva, és a harmadikként és negyedikként elhelyezett fóliák (4c, 4d) nagyobb mértékű nyújtási irányuknak a rögzített polarizáló elem (3) polarizációs síkjához képest 60°±15° tartományba esően elforgatva vannak elhelyezve, és az ötödik fólia (4e) 0°-os vagy 90°-os szögben van ráhelyezve. (Elsőbbsége: 1993. 01. 15.)