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Optisches Beleuchtungssystem für Bildwerter.
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in einer gewissen Entfernung vom Filmfenster. Es wird dann zwar eine gleichmässige, nicht von einer scharfen Abbildung der Glühfäden gestört Projektion des im Filmfenster 4 befindlichen Bildes auf dem (nicht gezeichneten) Schirm erzielt, doch ist der Wirkungsgrad dieser Anordnung sehr gering. Es entsteht nämlich auf dem Filmfenster 4, wie Fig. 2 zeigt, ein verhältnismässig grosser Lichtfleek 6 (unscharf Abbildung der Leuchtfläche 1), von dem nur ein sehr kleiner Teil. entsprechend der Grösse des Filmfensters 4, ausgenutzt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein optisches Beleuchtungssystem für Bildwerfer, ins- besondere für Sehmalfi1mlaufbilder oder Kleinbilder, das aus stetig gekrümmten Linsen und bzw. oder Spiegeln besteht, und die Erfindung besteht darin, dass zwecks Steigerung der Lichtausbeute einerseits in den Strahlengang zwischen der nicht homogenen Lichtquelle und dem zu projizierenden Gegenstand. z. B. Film, mindestens ein lichtzerstreuender Körper, z. B. ein Glaskörper mit mattierter. geriefelter oder sonstwie aufgerauhter Oberfläche, geschaltet und anderseits das reelle Bild der Lichtquelle in der Ebene des Gegenstandes oder in der Nähe dieser Ebene entworfen wird.
Die Erfindung besteht somit im wesentlichen in der Kombination des an sich bekannten Systems erster Art, bei dem eine nicht homogene Lichtquelle (Glühlampe) verwendet wird, mit einem lichtzerstreuenden Körper.
Die Verwendung eines solchen Körpers bei optischen Systemen im allgemeinen und bei Bildwerfern im besonderen, ist an sieh gleichfalls bekannt. Das Ziel einer Erhöhung der Lichtausbeute wird jedoch, wie nachstehend an Hand der Zeichnung dargelegt wird, erst durch die genannte Kombination erreicht.
Die Fig. 3-6 der Zeichnung stellen den Erfindungsgegenstand beispielsweise dar. Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform, Fig. 4 ist eine Ansicht von links auf das Filmfenster von Fig. 3.
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Gemäss Fig. 3 wird das reelle Bild l'des GlÜhfadens 1 etwa ill der Ebene des Filmfensters J entworfen, so dass, wie Fig. 4 zeigt, der grösste Teil des Lichtstrahlenbündels durch das Filmfenster 4 fällt und somit die Lichtausbeute eine erheblich bessere ist, als beim System nach Fig. 1, wie ein Ver- gleich der Fig. 2 und 4 deutlich zeigt. Allerdings würde beim System nach Fig. 3 das Bild des Glüh- fadens oder zum mindesten eine ungleichmässige Ausleuchtung des Bildes auf dem Schirm erhalten werden.
Nun ist in den Strahlengang zwischen Lichtquelle 1 und Filmfenster 4 eine Mattscheibe. ? geschaltet, durch deren liehtzerstreuende Wirkung das Bild T des Glühfadens j ! im Filmfenster 4 verwischt und damit die Ausleuehtung des Projektionsbildes am Schirm vergleichmässig wird, d. h. störende Streifen u. dgl. beseitigt werden.
Es wird somit eine praktisch gleichmässige Ausleuchtung des Bildfeldes erzielt. trotzdem das Bild der nicht homogenen Lichtquelle in der Ebene des Filmfensters oder in dessen Nähe entworfen wird. rnter "Nähe" ist hiebei jener Abstand zwischen dem Lichtquellenbild l'und dem Filmfenster 4 zu verstehen, bei dem ohne Anwendung eines lichtzerstreuenden Körpers störende Ungleichmässigkeiten in der Ausleuehtung des Schirmes auftreten würden. Entscheidend für die erzielte vorteilhafte Wirkung ist der Umstand, dass durch die weitgehende Ausnutzung des Lichtstrahlenbündels nicht nur der durch die Liehtabsorption eines Streukörpers unvermeidliche geringe Liehtverlust ausgeglichen, sondern darüber hinaus eine ganz erhebliche Verbesserung der Lichtausbeute erzielt wird.
Als Streukörper können alle jene Körper dienen, deren Streuwirkung genügt, um eine praktisch gleichmässige Ausleuehtung des Bildes am Schirm zu erzielen. Es kommen in Betracht mattscheibe, durch Luftblasen oder andere Einschlüsse getrübt oder auf andere Weise liehtzerstreuend wirkende Gläser oder andere durchscheinend Stoffe, getrübte Flüssigkeiten in Küvetten, die dann auch zur Kühlung dienen können, Gläser oder andere durchsichtige Stoffe mit feinen Riefelungen, z. B. wie sie als sogenannte"Weichzeichner" in der photographischen Technik bekannt sind, oder Raster usw. Wo diese Körper im Strahlengang zwischen Lichtquelle und Filmfenster angeordnet sind, ist für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung.
Die lichtzerstreuenden Körper können auch durch bereits vorhandene durchsichtige Körper der Optik gebildet sein, indem z. B. die Lampenglocke oder die Kondensorlinsen ganz oder teilweise mattiert oder geriefelt oder aus getrübtem Glas hergestellt werden. Bei den üblichen Röhrenlampen erweist es sich als vorteilhaft, jenen Teil bzw. Teile des Kolbens zu mattieren, die von dem zur Projektion ausgenutzten Strahlengang durchsetzt werden. Dieser Teil bzw. Teile sind dem Kondensor oder, bei ausschliesslicher Verwendung eines Spiegels zum Richten der Strahlen, dem Spiegel zugewandt. Falls die übliche Bajonettfassung (Zentriersoekel) verwendet wird, sichert diese dann die richtige Lage des mattierten Teiles. Ferner kann die Lampe mit einem liehtzerstreuenden Schirm versehen sein, der sich innerhalb oder ausserhalb des Lampenkolbens befindet.
Eine besonders günstige Ausführungsform ergibt sich durch Mattierung der vorderen Planfläehe 11 der Kondensorlinse 3, in welchem Falle die Mattscheibe. M wegbleiben kann.
Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise in jenem Falle anwendbar, wo das Bild l' der Lichtquelle 1 kleiner ist als diese Lichtquelle selbst. Dies ist besonders wichtig, wenn die Lichtquelle verhältnismässig gross ist (z. B. bei Hoehvoltlampen für volle Netzspannung) oder wenn das zu projizierende Bild sehr klein ist, z. B. beim 8 nnn Film nur zirka 3-5 x 4-5 mm. Bei einem solchen Verhältnis zwischen Lichtquelle und ihrem Bild bzw. dem Format des Filmfensters tritt die Unhomogenität der Lichtquelle besonders störend in Erscheinung und die Beseitigung des Mangels ist daher von besonderer Bedeutung. Die Erfindung gestattet auch die Anwendung von Gas-oder Petroleumlieht,
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Für das Wesen der Erfindung ist es ohne Belang, ob die Abbildung der Lichtquelle auf das
Filmfenster durch Linsen oder, wie in Fig. 5 gezeigt ist, nach Art der Spiegellampen nur durch einen I Hohlspiegel 2 erfolgt. Auch in letzterem Falle wird das Filmfenster 4 und damit der Schirm zufolge der angewendeten Zerstreuungsmittel gleichmässig ausgeleuchtet, trotzdem die Lichtquelle selbst nicht homogen ist. Die Zerstreuungsmittel (z. B. die liehtzerstreuende Scheibe 10 in Fig. 5) werden dann zwischen Lichtquelle 1 und Spiegel 2 oder auch zwischen Lichtquelle und Filmfenster 4 einge- schaltet.
Bei den bisher bekannten optischen Systemen konnte von der gesamten räumlichen Strahlung der Lichtquelle nur jener ziemlich beschränkte Raumwinkel ausgenutzt werden, der von der Beleuch- tungsoptik (Linsen und bzw. oder Spiegel) und vom Objektiv erfasst wird. Die Anwendung licht- zerstreuender Körper gibt die Möglichkeit, darüber hinaus auch jene Lichtstrahlen auszunutzen, die ausserhalb dieses Raumwinkels liegen und ohne Verwendung eines lichtzerstreuenden Körpers unausgenutzt bleiben würden. Hiezu werden diese Lichtstrahlen durch geeignete optische Einrichtungen z. B. zusätzliche Reflektoren auf den lichtzerstreuenden Körper geworfen, werden dort zerstreut und liefern einen gewissen Anteil von Strahlen, die durch das Objektiv ausgenutzt werden und die Bild- helligkeit weiter verbessern.
Eine beispielsweise Anordnung dieser Art ist in Fig. 6 dargestellt. Hier ist die dem Filmfenster 4 zugewendete Planfläche 10 einer der Kondensorlinsen 3 mattiert. Wäre diese Mattierung nicht vor- handen, so wäre der äusserste ausgenutzte, vom (nicht dargestellten) Objektiv des Bildwerfers erfasste
Strahl der voll gezeichnete und dieser Strahl würde den ausgenutzten Raumwinkel der Lichtquelle bestimmen. Ist aber die liehtzerstreuende Schichte 10 vorhanden und wird gemäss einer weiteren Aus- bildung der Erfindung die rohrförmige Kondensorfassung 22 auf der Innenseite spiegelnd oder reflek- tierend (z.
B. weiss) ausgebildet, so gelangen auch die gestrichelt gezeichneten Strahlen über diese Spiegelflächen auf die Mattschichte 10, werden zerstreut und jener Teil der Strahlen, welcher in das
Objektiv des Bildwerfers gelangt, kommt zur Wirkung. Auf ähnliche Weise kann die bisher unaus- genutzte Strahlung etwa durch seitliche Spiegel 20, 21 auf den Kondensor und die Mattschiehte 10 geworfen werden. Auch von dieser Strahlung (in Fig. 6 punktiert bzw. strichpunktiert gezeichnet) wird infolge Zerstreuung durch die Mattschichte ein Teil nutzbar gemacht. Es sei bemerkt, dass die
Kondensorfassung 22 bisher an ihrer Innenseite geschwärzt wurde, da sonst leicht farbige oder dunkle
Ringe auf dem Schirm auftreten. Dieser Gefahr wird durch die Anwendung lichtzerstreuender Mittel wirksam begegnet.
Der spiegelnde oder reflektierende Mantel 22 braucht nicht auf die Innenseite der
Kondensorfassung beschränkt sein, sondern kann sich auch weiter über das Strahlenbündel zwischen
Lichtquelle 1 und Filmfenster 4 erstrecken.
Das erfindungsgemässe optische System kann nicht nur für Projektionszwecke, sondern in allen Fällen verwendet werden, in denen eine Fläche durch eine nicht homogene Lichtquelle gleich- mässig beleuchtet werden soll, z. B. für Kopier-und Vergrösserungsapparate, Mikroskope, episkopische oder diaskopische Tonaufzeichnung und-wiedergabe usw.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Optisches Beleuchtungssystem für Bildwerfer, insbesondere für Schmalfilmlaufbilder oder
Kleinbilder, das aus stetig gekrümmten Linsen und bzw. oder Spiegeln besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Steigerung der Lichtausbeute einerseits in den Strahlengang zwischen der nicht homogenen
Lichtquelle (1) und dem zu projizierenden Gegenstand, z. B. Film, mindestens ein lichtzerstreuender
Körper (10), z. B. ein Glaskörper mit mattierter, geriefelter oder sonstwie aufgerauhter Oberfläche, geschaltet und anderseits das reelle Bild (1') der Lichtquelle in der Ebene (4) des Gegenstandes oder in der Nähe dieser Ebene entworfen wird.