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Die Erfindung betrifft einen Filmprojektor mit kontinuierlich laufendem Film und mit einer rotierenden Prismenanordnung zum Ausgleich der Bildwanderung bei der Projektion und/oder zur Nachführung des Lichtes, bei dem zwei Zylinderringprismen, deren Stärke je über den gesamten Mantelumfang von einem Maximum bis auf ein Minimum mit dazwischenliegender Diskontinuität zwischen dem Maximum und dem Minimum abnimmt, um ihre Zylinderachsen gegenläufig rotierend angeordnet sind, wobei der Breehungs- unterschied an der Diskontinuität einem Sprung um eine Bildlänge des Filmbildes entspricht.
Bei einem bekannten Filmprojektor dieser Art (ELEKTRONICS, Australia, September 1971, S. 12 ff. ) weist die Prismenanordnung zwei koaxiale, gegenläufig rotierende Zylinderringprismen auf, deren einander zugekehrte Mantelflächen Zylinderflächen sind, während die voneinander abgewendeten Mantelflächen einen Winkel zur Drehachse sowie miteinander einschliessen, der bei der gegenläufigen Drehung der Zylinderringprismen von einem Maximum bis auf ein Minimum mit einer dazwischenliegenden Diskontinuität abnimmt.
Bei einer derartigen Prismenanordnung sind zwar solche Abbildungsfehler beseitigt, die bei bekannten andern Filmprojektoren ständig auf Grund der Änderung des Prismenwinkels über der Länge des im Strahlengang des Lichtbündels angeordneten Prismas erzeugt wurden, jedoch treten nach wie vor nachteilige sphärische und chromatische Abbildungsfehler auf, was darauf beruht, dass das Licht zuerst stets auf eine Prismenfläche fällt, deren Neigung sich während der Rotation der Prismenanordnung ständig ändert. Dies führt zu einer ungleichmässigen Streuung des Lichtes, was sich in Lichtschwankungen und in einer Unschärfe des Bildes bemerkbar macht.
Es haben daher verschlusslose Filmprojektoren mit kontinuierlich laufendem Film trotz der ihnen eigenen einfachen Ausbildung und vielfachen Anwendungsmöglichkeiten bis heute keine grosse Verbreitung gefunden, was unter anderem in folgenden Nachteilen begründet liegt : a) Trübung bzw. Unschärfe im erzeugten Bild auf Grund der Streuung, wenn das Lichtbündel in die Prismenanordnung gelangt und diese verlässt ; b) durch die Prismenanordnung erzeugte sphärische und chromatische Abbildungsfehler ;
e) Tendenz zu zyklischen Helligkeitsänderungen beim erzeugten Bild auf Grund von unterschied- lichen Helligkeitsintensitäten an verschiedenen Teilen des Filmfensters ; d) Schwierigkeiten in der Beibehaltung einer exakten Übereinstimmung zwischen den Kanten des am
Filmfenster erscheinenden Filmbildes und der Positionierung der Diskontinuität in der
Prismenanordnung, u. zw. auf Grund des sich mit dem Altern des Filmes ergebenden Dehnens oder Zusammenziehens des Filmes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Beseitigung der genannten Nachteile den Filmprojektor der gattungsgemässen Art derart auszugestalten, dass die Projektionsqualität des Filmprojektors diejenige der üblichen Projektoren mit diskontinuierlichem Filmlauf erreicht oder sogar übertrifft und gleichzeitig die bei den bekannten Systemen auftretenden Projektionsunschärfen vermieden sind.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die voneinander abgewandten Mantelflächen der Zylinderringprismen exakte Zylinderflächen sind, während die einander zugewandten Flächen einen Winkel zur Drehachse und miteinander einschliessen, der an der für den Lichtdurchtritt
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Erreichen der Diskontinuität wieder auf den positiven Maximalwert (+ci) zu springen oder umgekehrt, wobei vorzugsweise der Lichtdurchtritt durch die rotierende Prismenanordnung derart gewählt ist, dass die Lichtstrahlen nach dem Durchtritt durch ein hinter der Filmfensteröffnung vorgesehenes Fokussierlinsensystem von aussen radial nach innen durch die Prismenanordnung senkrecht zu deren Drehachse hindurchtreten und mittels eines innerhalb der Prismenanordnung vorgesehenen Spiegels od. dgl. auf einen Schirm abgelenkt sind.
Während bei dem bekannten Filmprojektor der gattungsmässigen Art die gegenläufig rotierenden Zylinderringprismen, da ihre einander zugekehrten Mantelflächen Zylinderflächen sind, zwischen sich einen konstanten Zwischenraum aufweisen und die Änderung des Prismenwinkels dadurch erzeugt wird, dass die Neigung der voneinander abgewendeten Mantelflächen der Zylinderringprismen variiert wird, gelangt bei dem erfindungsgemässen Filmprojektor eine umgekehrte Anordnung zur Anwendung, wobei die voneinander abgewendeten Mantelflächen der Zylinderringprismen exakte Zylinderflächen sind, während die einander zugewandten Mantelflächen einen Winkel zur Drehachse und miteinander einschliessen,
der an der für den Lichtdurchtritt benutzten Stelle sich bei der gegenläufigen Rotation von einem positiven
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Maximalwert nach 1800 Drehung auf Null und nach weiteren 180 Drehung auf einen negativen Maximalwert ändert, um bei Erreichen der Diskontinuität wieder auf den positiven Maximalwert zu springen oder umgekehrt. Hiedurch kann das Licht senkrecht zur Prismenoberfläche in die Prismenanordnung eintreten und diese wieder verlassen, wodurch unter Beseitigung des zuvor genannten Nachteiles a) die Streuung und die Unschärfe bzw.
Trübung des erzeugten Bildes reduziert werden bzw. die Streuung konstant bleibt, da das Licht zuerst auf die zylindrische Mantelfläche des radial äusseren Ringprismas auftritt.
Gleichzeitig gleicht sich die Streuung zwischen den Zylinderringprismen aus, da sich die Neigungswinkel dieser Prismen gegensinnig ändern.
Hinsichtlich des Strahlenganges durch die Prismenanordnung war bei dem genannten bekannten Filmprojektor die Anordnung derart getroffen, dass das durch den Film hindurchgeleitete Licht längs eines zur Drehachse der Prismenanordnung parallelen Weges durch ein Fokussierlinsensystem hindurch zu einem der Ablenkung um 90 dienenden, innerhalb der Prismenanordnung vorgesehenen stationären Spiegel geleitet und sodann radial nach aussen durch die Prismenanordnung hindurchgeleitet wurde.
Demgegenüber ist beim erfindungsgemässen Filmprojektor der Lichtdurchtritt durch die rotierende Prismenanordnung derart gewählt, dass das vom Film kommende Licht durch das Fokussierlinsensystem hindurch gebündelt, sodann von aussen radial nach innen unmittelbar durch die Zylinderringprismen hindurch senkrecht zu deren Drehachse geleitet und schliesslich mittels eines innerhalb der Prismenanordnung vorgesehenen festen Spiegels oder Prismas zum Schirm hin abgelenkt wird.
Es wird daher die Länge des divergierenden Lichtbündels, das vom Fokussierlinsensystem zur Prismenanordnung verläuft, verringert, und es sind auch die Querschnittsabmessungen eines derartigen Lichtbündels dort, wo es durch die Prismenanordnung hindurchtritt, kleiner als bisher, so dass nicht nur der zuvor genannte Nachteil b) wirkungsvoll beseitigt ist, sondern auch eine kleinere Prismenanordnung verwendet werden kann und die optischen Parameter einer derartigen Prismenanordnung weniger kritisch sind.
Wenn bei dem erfindungsgemässen Filmprojektor weiterhin zwischen der Filmfensteröffnung und dem Fokussierlinsensystem im Strahlengang des Lichtbündels eine einfache, in ihrer Stellung einstellbare Vergrösserungslinse angeordnet ist, kann in einfacher und leichter Weise zur Kompensierung von Schrumpfungen oder Ausdehnungen des Filmes die sichtbare Grösse des Filmbildes verändert werden.
In diesem Fall ist dann auch im Strahlengang des Lichtbündels zwischen dem Fokussierlinsensystem und der rotierenden Prismenanordnung eine feste Verkleinerungslinse vorgesehen, die auf Grund des Umstandes, dass die zugeordnete benachbarte äussere Mantelfläche des radial äusseren Zylinderringprismas eine zylindrische Mantelfläche ist, entsprechend ausgebildet und ausserordentlich nah an diese Mantelfläche angepasst werden kann, um dadurch jegliche Streuung zwischen den beiden genannten Elementen zu verhindern.
Die bei dem genannten bekannten Filmprojektor gegebene und auf Grund unterschiedlicher Helligkeitsintensitäten an verschiedenen Teilen des Filmfensters herrührende Tendenz zu zyklischen Helligkeitsänderungen beim erzeugten Bild kann bei dem Filmprojektor gemäss der Erfindung dadurch vermieden werden, dass zwischen die Lichtquelle und die Filmfensteröffnung ein zyklisch betätigbares Strahlenablenkelement eingesetzt wird. Dieses Strahlenablenkelement kann ein scheibenförmiges Prisma sein, das sich synchron mit der Transportbewegung des Filmes dreht und bewirkt, dass das auf irgendeinen Teil des Filmes fallende Licht lediglich diesen Teil während des Vorbeitransportes an der Fensteröffnung beleuchtet, so dass dieser besondere Filmteil die ganze Zeit über, während er projiziert wird, von derselben Lichtquelle beleuchtet wird.
Das Strahlenablenkelement kann die Form eines einfachen Elementes mit acht oder mehr Diskontinuitäten aufweisen, wobei diese eine entsprechende Anzahl von plötzlichen Änderungen in der Strahlungsrichtung des Lichtes während des Vorbeitransportes eines Filmbildes an der Fensteröffnung bewirken. Das Strahlenablenkelement ist vorzugsweise mit einem Umlenkelement kombiniert, um die Strahlungsrichtung des Lichtes in Richtung auf das optische Zentrum des Fokussierlinsensystems beizubehalten.
Die Erfindung wird im folgenden in Form bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in Fig. la), b), c) schematisch unterschiedliche Stellungen der im Filmprojektor vorgesehenen rotierenden Prismenanordnung ; Fig. 2 den Filmprojektor im Schnitt ; Fig. 3 den Projektor teilweise geschnitten in Seitenansicht in Blickrichtung des Pfeiles 3 gemäss Fig. 2 und Fig. 4 teilweise geschnitten in Vorderansicht gemäss Linie 4-4 nach Fig. 2 ; Fig. 5 schematisch die optischen Elemente des Projektors und Fig. 6 bis 9 jeweils im Schnitt abgewandelte Strahlenablenkelemente.
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Die Fig. 1a, bund c) zeigen den Strahlengang des Lichtes in bezug auf ein einziges Filmbild --10--, das sich an einer erleuchteten Filmfensteröffnung vorbeibewegt. Die Lichtstrahlen sind hiebei derart dargestellt, dass sie jeweils aus der Vorderkante und der Hinterkante des Filmbildes --10-- austreten.
Nachdem die Strahlen durch den Film hindurchgegangen sind, werden sie mittels eines Fokussierelementes - durch eine Prismenanordnung --12-- geleitet, die zwei koaxial gegenläufig rotierende Zylinderringprismen --13, 14-- aufweist, worauf sie dann über ein nicht dargestelltes festes Richtelement auf einen Schirm --15-- abgelenkt werden.
Wie aus Fig. la) ersichtlich, ist die Hinterkante des Filmbildes --10-- gerade in die Filmfenster- öffnung gelangt, und die beiden Zyinderringprismen --13, 14-- sind mit ihren Diskontinuitäten gerade an einer Seite des Lichtbündels angeordnet, so dass der dargestellte Prismenwinkel den positiven Maximalwert +a aufweist und das Lichtbündel derart abgelenkt wird, dass das Filmbild --10-- auf die Mitte des Schirmes --15-- fällt.
Aus Fig. 1b) ist eine spätere Stufe ersichtlich, bei der das Filmbild --10-- bis zur Mitte der Filmfensteröffnung vorgelaufen ist und sich die Zylinderringprismen --13, 14-- um 1800 gedreht haben, so dass der dargestellte Prismenwinkel Null ist. Es wird daher das Filmbild --10-- ohne Ablenkung projiziert und fällt ebenfalls auf die Mitte des Schirmes-15--.
Fig. le) zeigt den Zustand, bei dem die Vorderkante des Filmbildes-10-die gegenüberliegende Kante der Filmfensteröffnung erreicht, zu dieser Zeit ist die Diskontinuität in den Zylinderprismen - 13, 14-nach einer weiteren gegenläufigen 180 -Drehung zur andern Seite des Lichtbündels gerichtet, so dass der dargestellte Prismenwinkel den negativen Maximalwert-a aufweist und das Lichtbündel in der entgegengesetzten Richtung abgelenkt wird, wodurch das Filmbild --10-- wieder auf die Mitte des Schirmes --15-- gerichtet wird.
Wie aus Fig. l und 5 ersichtlich, ist die dargestellte rotierende Prismenanordnung --12-- derart ausgestaltet, dass die voneinander abgewendeten Mantelflächen --13a, 14a-- der gegenläufig rotierenden Zylinderprismen --13, 14-- exakte Zylinderflächen sind, während die einander zugekehrten Mantelflächen
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14b-- der Zylinderringprismen-13, 14-eineneinschliessen und bei der gegenläufigen Rotation ihre jeweilige Neigung derart ändern, dass sich der genannte Winkel zwischen den einander zugewandten Mantelflächen --13b, 14b-- an der für den Lichtdurchtritt benutzten Stelle von dem positiven Maximalwert +a nach einer 180 -Drehung auf Null und nach einer weiteren 180 -Drehung auf den negativen Maximalwert-a ändert,
um bei Erreichen der Diskontinuität wieder auf den positiven Maximalwert +a zu springen oder umgekehrt.
Eine derartige Prismenanordnung --12-- ist in der aus Fig. 2 bis 5 ersichtlichen Weise in einem Filmprojektor eingebaut. Hiebei sind die Zylinderringprismen --13, 14-- gleichsam als Ränder jeweils auf Trägerrädern --16 bzw. 17-- befestigt. Das Trägerrad --16-- ist auf einer drehbar in einem Gehäuse --19-- gelagerten Welle --18-- befestigt, während das Trägerrad --17-- auf einer an der Welle - 18-- angeordneten Hülse --20-- frei drehbar ist.
Ein nicht dargestellter Motor ist kraftschlüssig mit einer auf einer Hauptwelle --22-- vorgesehenen Treibriemenscheibe --21-- verbunden ; ein auf der Hauptwelle --22-- befestigtes Kegelrad --23-- kämmt mit Zahnrädern --24, 25--, wobei das Zahnrad --24-- an der Welle --18-- und das Zahnrad --25-- am Trägerrad --27-- befestigt ist. Es werden daher die beiden Trägerräder --16, 17-- und damit auch die Zylinderringprismen --13, 14-- gegenläufig gedreht. Nahe ihrem andern Ende trägt die Hauptwelle --22-eine Schraubspindel-26--, die mit einem Schneckenrad --27-- kämmt. Dieses ist an einem Zahnrad --28-zum Antrieb eines gelochten Filmes --29-- befestigt.
Das Antriebszahnrad --28-- transportiert den Film --29-- von einer nicht dargestellten Abwickelspule um eine leerlaufende Rolle --30-- herum an einer Filmfensteröffnung --31-- vorbei, die in einem Fenster - vorgesehen ist, zwischen zwei Spannrollen --33, 34-- hindurch zu einer nicht dargestellten Aufwickelspule hin, die mittels eines Treibriemens --35-- angetrieben wird, wobei dieser um ein am Antriebszahnrad --28-- befestigtes Rad gelegt ist. Es sind daher die jeweils von derselben Hauptwelle - abgeleitete Transportbewegung des Filmes --29-- sowie die Drehbewegung der Zylinderringprismen - -13, 14-- miteinander synchronisiert.
Die präzise Stellung der Filmbilder --10-- in bezug auf das Filmfenster --32-- kann mittels einer seitlich beweglichen und auf dem transportierten Film --29-- abrollenden Spannrolle --34-- eingestellt werden, wodurch die Länge des Filmes --29-- zwischen der Filmfensteröffnung --31-- und dem
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Antriebszahnrad --28-- geändert wird. Hiedurch können die Filmbildkanten in korrekte Beziehung zur Diskontinuität der Zylinderringprismen --13, 14-- gebracht werden, wie schon in Verbindung mit Fig. l erläutert.
Die in Form einer konventionellen Lampe --36-- vorgesehene Lichtquelle ist derart angeordnet, dass ein Lichtbündel durch ein Strahlenablenkelement-37-- hindurch auf einen Spiegel --38-- gerichtet wird und von da aus durch ein zylindrisches Umlenkelement --50--, die Filmfensteröffnung --31--, eine Vergrösserungslinse --39--, ein Fokussierlinsensystem --40--, eine Verkleinerungslinse --41-- sowie durch die Zylinderringprismen-13, 14-- hindurch auf einen Ablenkspiegel --42--, der das Lichtbündel zum Schirm --15-- leitet. Der Ablenkspiegel --42-- kann auch durch ein Rechtwinkelprisma ersetzt sein, welches das Lichtbündel auf Grund totaler innerer Reflektion ablenkt.
Um eine Streuung zu verhindern, ist es wünschenswert, dass die Verkleinerungslinse-41-- so dicht wie möglich an die benachbarte Mantelfläche --13a-- des Zylinderringprismas --13-- angepasst ist. Zu diesem Zweck besitzt die Verkleinerungslinse --41--, die nahe dem Fokussierlinsensystem --40-- eine sphärische konkave Fläche aufweist, auf ihrer andern Seite eine teilzylindrische Fläche, die an die äussere Mantelfläche --13a-- des radial äusseren Zylinderringprismas --13--, koaxial zu dieser, angepasst ist und in der aus Fig. 2 oder 5 ersichtlichen Weise nahe dieser angeordnet ist.
Die Vergrösserungslinse --39-- kann mittels eines Einstellrades --43-- relativ zur Filmfensteröffnung - bewegt werden, wobei das Einstellrad --43-- auf einer Welle vorgesehen ist, die eine in Berührung
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trägt.
In gleicher Weise kann das Fokussierlinsensystem --40-- durch eine ähnliche Einrichtung bewegt werden, die ein Einstellrad --45-- sowie eine Reibrolle --46-- aufweist. Es kann daher durch Betätigung des EinsteUrades-43-die wirksame Grosse des Filmbildes eingestellt werden, um ein Dehnen oder Zusammenziehen des Filmes --29-- auszugleichen ; hierauf kann eine Scharfeinstellung des Bildes durch Betätigen des Einstellrades --45-- erzielt werden.
Das Strahlenablenkelement --37-- ist ein einstückiges scheibenförmiges Prisma, das drehbar auf einer Nabe --47-- angeordnet ist. Diese wird mittels eines an der Hauptwelle --22-- befestigten Kegelrades - angetrieben, das mit einem an der Nabe --47-- vorgesehenen Antriebszahnrad --49-- kämmt. Die eine Fläche des Strahlenablenkelementes --37-- ist eben, während die andere Fläche eine kontinuierlich sich ändernde Neigung aufweist, so dass das von der Lampe --36-- kommende Lichtbündel zyklisch und synchron mit dem Film --29-- abgelenkt wird und tatsächlich der Bewegung des Filmes --29-- folgt. Das Umlenkelement --50-- leitet hiebei das sich bewegende Lichtbündel zurück, wodurch die durch das Strahlenablenkelement --37-- verursachte winkelige Verschiebung korrigiert wird.
Aus Fig. 6 bis 9 sind abgewandelte Ausführungsformen von Strahlenablenkelementen ersichtlich.
Hiebei zeigt Fig. 6 einen Ringspiegel, bei dem sich die Reflektionsfläche in ihrem Neigungswinkel um den Umfang des Ringes ändert, wie durch die vollausgezeichneten und durch die unterbrochenen Linien in Fig. 6 angedeutet.
Fig. 7 zeigt ein einziges Ringprisma, dessen Prismenwinkel sich in bezug auf einen festen Spiegel von einem Maximum in einer Richtung bis auf Null und sodann bis zu einem gleich grossen Maximum in der entgegengesetzten Richtung ändert.
Fig. 8 zeigt einen Ring von rechteckigem Querschnitt, bei dem sich die Neigung der Längsachse der Querschnittsform in ähnlicher Weise ändert.
Fig. 9 zeigt schliesslich ein dem Strahlenablenkelement --37-- ähnliches Ringprisma, wobei jedoch beide Flächen geneigt sind.
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