Beleuchtungssystem für Bildwerfer. Bisher wurden, wie bekannt, für Bildwer fer hauptsächlich zwei Beleuchtungssysteme verwendet. Bei dem System erster Art wurde das Bild der Lichtquelle durch die Konden- soroptik etwa in das Objektiv projiziert.
Das zu projizierende Bild liegt hierbei meist un mittelbar vor den Kondensorlinsen (vom Ob jektiv aus gesehen), der Durchmesser des Kondensors entspricht etwa der Bilddiagonale und die Kondensorbrennweite ist etwa halb so gross wie die Brennweite des Projektions objektives, da ja das Bild der Lichtquelle in etwa natürlicher Grösse ungefähr in der Blen- denebene des Objektives entstehen soll.
Dieses System wird allgemein in Projektions- und Vergrösserungsapparaten für grössere Formate (vom Normalkinoformat 18 X 24 mm auf wärts) angewendet und liefert sowohl bei Verwendung von Bogenlampen mit kleinem, homogenem Lichtfleck, als auch bei Anwen dung von Spezialprojektionsglühlampen mit auf einer kleinen Fläche zusammengedräng- tem Wendelleuchtdraht eine recht gleichmä ssige Beleuchtung, da im letzteren Fall, trotz der nicht homogenen Lichtquelle, eine scharfe, störende Abbildung der Wendelform des glühenden Leuchtdrahtes auf dem Schirm, wenigstens bei Projektionsobjektiven grosser Öffnung und damit geringer Tiefenschärfe, nicht zu befürchten ist.
Dieses System erster Art ist jedoch hinsichtlich der Lichtstärke bei kleinen Formaten (Normalkino- und Schmal film) in beschränktem Masse verwendbar, da die oben erwähnten Zusammenhänge zu sehr kleinen, nicht immer realisierbaren Abmes sungen und Abständen der Linsen, Spiegel und Lampen führen würden, wobei die Licht ausbeute sehr ungünstig wäre.
Es muss daher schon beim Normalkino format in vielen Fällen, und zwar bei gestei gerten Anforderungen an die Lichtstärke (Grossprojektion), bei kleineren Formaten aber fast stets von einem andern Beleuch tungssystem Gebrauch gemacht werden, bei dem grössere Kondensorlinsen, Spiegel und Abstände angewendet werden.
Es sind meh rere solche Beleuchtungssysteme bekannt, die aber zumeist Kompromisslösungen darstellen und einen erheblichen Lichtverlust bedingen und zum Teil mit kostspieligen asplrärischen Linsen oder mit Fresnelschen Prisrnenringen arbeiten, womit aber eine genügend gleich mässige Ausleuchtung bei voller Lichtaus- nützung nicht zu erzielen ist.
Eine der besten Lösungen stellt ein Projektionssystem dar, das im nachfolgenden als System zweiter Art bezeichnet werden soll und bei der das Bild einer homogenen Lichtquelle (Krater einer Bogenlampe) durch Kondensorlinsen oder bezw. und Spiegel auf dem zu projizie renden Gegenstand (Filmfenster) oder in des sen Nähe entworfen wird.
Die Lichtausbeute ist bei solchen Anordnungen sehr gut, die Anwendung war aber bisher auf homogene Lichtquellen (Bogenlampen) beschränkt. da ja das Projektionsobjektiv das auf das Film fenster entworfene reelle Bild der Leucht- fläche gemeinsam mit dem in etwa derselben Ebene liegenden Filmbild auf den Schirm wirft und jede Unhomogenität der Leucht- fläche, z. B. die Wendeldrähte einer Glüh lampe, stark vergrössert und störend auf dem Schirm erscheinen würden. Dieses System zweiter Art konnte daher bisher nur in Ver bindung mit einer Bogenlampe als Lichtquelle verwendet werden, also z.
B. nur für Theater- Grossmaschinen für Normalfilm.
Gemäss der Erfindung wird bei einem System zweiter Art unter Verwendung einer nicht homogenen Lichtquelle, insbesondere einer Glühlampe, mindestens ein lichtzer- streuender Körper zwischen diese Lichtquelle und dem zu projizierenden Gegenstand ge schaltet, um eine praktisch genügende Ver- gleichmiissigung der Beleuchtung des pro jizierten Bildes zu bewirken.
Die Einschal tung eines solchen lichtzerstreuenden Körpers ist zwar bei Projektoren an sich bekannt, je doch nicht beim System der zweiten Art. so dass bei der bekannten Anordnung die durch die Erfindung erzielte vorteilhafte Wirkung, nämlich - wie nachstehend genauer darge- legt wird - eine erhebliche grössere Licht ausbeute bei gleichzeitig gleiohmässiger Be leuchtung des projizierten Bildes, nicht er reicht wird.
Demgemäss ist die Erfindung gekemrzeich- net durch die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale: a) In den Strahlengang zwischen der nicht homogenen Lichtquelle und dem zu projizierenden Gegenstand, z. B. Film, ist mindestens ein lichtzerstreuender Körper, z. B. ein Glaskörper mit mattierter, geriffel ter oder sonstwie aufgerauhter Oberfläche, geschaltet.
b) Das reelle Bild der Lichtquelle wird in der Ebene des Gegenstandes oder in der Nähe dieser Ebene entworfen.
In der Zeichnung sind eine bekannte An ordnung und mehrere beispielsweise Ausfüh rungsformen der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch ein bekanntes Beleuchtungssystem für Projektoren für Schmalfilm-Laufbilder oder Kleinbilder; Fig. 2 ist eine Ansicht des Filmfensters, vom Kondensor aus gesehen, von Fig. 1.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in gleicher Dar stellung, wie die Fig. 1 und 2, eine Ausfüh rungsform der Erfindung; Fig. 5 zeigt im schematischen Längs schnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, unter Verwendung eines Spie- gelkondensors, und Fig. 6 zeigt in gleicher Darstellung eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Bei Projektoren mit nicht. homogenen Lichtquellen, wie Glühlampen, insbesondere für Schmalfilm-Laufbilder und Kleinbilder, wurde bisher zumeist die in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellte Kompro misslösung angewendet. Es bezeichnet 1 die Leuchtfläche (Wendel-Glühdraht) der Licht quelle, 2 den hinter derselben wie üblich an geordneten Hohlspiegel, 3 die Kondensorlin- sen, 4 das Filmfenster und 5 das Projektions objektiv, das entsprechend dem kleinen Bild format auch eine verhältnismässig kurze Brennweite hat.
Die Kondensoroptik entwirft ein reelles Bild der Glühfäden 1 in einer ge wissen Entfernung vor dem Bildfenster bei 1'. Es wird dann zwar eine gleichmässige, nicht von einer scharfen Abbildung der Glühfäden gestörte Projektion des Bildes in 4 auf dem (nicht gezeichneten) Schirm durch das Objektiv 5 erzielt, aber auf dem Film fenster entsteht, wie Fig. 2 zeigt, ein Licht fleck 6 (unscharfe Abbildung der Leucht- fläche der Lampe), von dem nur ein sehr kleiner Teil, entsprechend dem Bild im Film fenster 4, ausgenützt wird. Der Wirkungs grad dieser Anordnung ist daher sehr gering.
Ordnet man aber gemäss dem oben er wähnten System zweiter Art die Teile so an; dass, wie in Fig. 3 dargestellt, das reelle Bild 1' des Glühfadens 1 etwa im Filmfenster 4 entsteht, so ist die Lichtausbeute viel besser, wie Fig. 4, die der Fig. 2 entspricht, zeigt. Man erhält aber das Bild des Glühfadens oder zum mindesten eine ungleichmässige Aus- leuchtung des Bildes auf dem Schirm.
Gemäss der Erfindung kann dieser Nachteil aber überraschenderweise dadurch vollständig be hoben werden, dass in den Strahlengang zwi schen Lichtquelle und dem zu projizierenden Gegenstand (Film) mindestens ein lichtzer- streuender Körper eingeschaltet wird. Hier durch wird eine praktisch gleichmässige Aus- leuchtung des Bildfeldes auch dann erzielt, wenn der Gegenstand (Film) in dem reellen Bild der Leuchtfläche der Lichtquelle oder in der Nähe dieses Bildes angeordnet ist.
Un ter "Nähe" ist hierbei jener Abstand zwi schen Gegenstand und Leuchtflächenbild zu verstehen, bei dem ohne Anwendung der er findungsgemässen Mittel störende Ungleich mässigkeiten an der Beleuchtung auftreten würden.
Als solche lichtzerstreuende Körper kön nen verwendet werden: Mattscheiben, z. B. die Mattscheibe 1.0 zwischen Film und Kon- densorlinse, durch Luftblasen oder andere Einschlüsse getrübte oder auf andere Weise lichtzerstreuend wirkende Gläser oder andere durchscheinende Stoffe; getrübte Flüssigkei ten in Kuvetten, die dann auch zur Kühlung dienen können, Gläser oder andere durch- sichtige Stoffe mit feinen Riefelungen, z. B. wie sie als sogenannte "Weichzeichner" in der photographischen Technik bekannt sind, oder Raster usw.
Wo diese Körper im Strah lengang angeordnet sind, ist für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung, als be sonders günstige Stelle hat sich die dem Film zugekehrte Seite der Kondensorlinse erwie sen. Die lichtzerstreuenden Körper können auch durch bereits vorhandene durchsichtige Körper gebildet sein, indem zum Beispiel die Lampenglocke, oder die Kondensorlinsen ganz oder zum Teil oberflächlich mattiert oder ge- riefelt hergestellt werden.
Bei den üblichen Röhrenlampen erweist es sich als vorteilhaft, nur einen Teil des Kolbens zu mattieren, der dem Kondensor oder, bei ausschliesslicher Verwendung eines Spiegels zum Richten der Strahlen, dem Spiegel zugewandt ist. Falls die übliche Bajonettfassung (Zentriersockel) verwendet wird, sichert diese dann die rich tige Lage der Mattschichte. Die Lampe kann auch innerhalb oder ausserhalb ihres Kolbens mit mindestens einem lichtzerstreuenden Schirm versehen sein.
Eine besonders günstige Ausführungs form ergibt sich durch Mattierung der vor- dern Planfläche 11 der Kondensorlinse 3. In allen Fällen entsteht dann auf dem Film fenster 4 kein scharfes Bild der Leuchtfläche (Glühfaden), sondern ein homogener heller Leuchtfleck, der in der Grösse dem Filmbild entspricht und eine sehr helle Projektion mit geringen Lichtverlusten und ohne Streifen ete. auf dem Schirm ergibt.
Die Erfindung kann auch in der Weise Anwendung finden, dass das Bild 1' der Leuchtfläche kleiner ist als diese Leucht- fläche 1 selbst. Dies ist besonders wichtig, wenn die Leuchtfläche verhältnismässig gross ist (Hochvoltlampen. mit voller Netzspan nung) oder wenn das zu projizierende Bild sehr klein ist, z. B. . beim 8 mm Film nur zirka 3,5 X 4,5 mm. Die Erfindung gestattet auch die Anwendung von Gas- oder Petro leumlicht, z.
B. mit Glühstrümpfen als Licht= quelle, da die Maschen des Glühstrumpfes nicht störend in Erscheinung treten, trotzdem die gesamte, ziemlich grosse Glühfläche ohne Lichtverlust auf das kleine Filmfenster ab gebildet wird.
Für das Wesen der Erfindung ist es ohne Belang, ob die Abbildung der Leuchtfläche auf das Filmfenster durch Linsen oder, wie in Fig. 5 gezeigt. ist, nach Art der Spiegel lampen nur durch einen Hohlspiegel erfolgt. Auch in diesem Falle entsteht iin oder in der Nähe des Filmfensters oder allgemein des zu projizierenden Gegenstandes ein Bild der Leuchtfläche der Lichtquelle (Glühfäden), das zufolge der erfindungsgemäss angewen deten Zerstreuungsmittel auch dann völlig homogen ist, wenn die Lichtquelle selbst in homogen ist. Die Zerstreuunbsmittel (z. B.
die lichtzerstreuende Scheibe 10 in Fig. 5) werden dann zwischen Lichtquelle und Spie gel oder auch zwischen Lichtquelle und Ge- enstand (Filmfenster 4) eingeschaltet.
Bei den bisher bekannten optischen Syste men konnte von der gesamten räumlichen Strahlung der Lichtquelle nur jener ziemlich beschränkte Raumwinkel ausgenutzt werden, der von der Beleuchtungsoptik und vom Ob jektiv erfasst wird. Die erfindungsgemässe Anwendung lichtzerstreuender Körper gibt die -Möglichkeit, darüber hinaus auch jene Lichtstrahlen auszunützen, die ausserhalb dieses Raumwinkels liegen und ohne Verwen dung eines lichtzerstreuenden Körpers unaus- genützt bleiben würden.
Hierzu werden diese Lichtstrahlen durch geeignete optische Ein- rielitungen, z. B. zusätzliche Reflektoren. auf den lichtzerstreuenden Körper geworfen, -erden dort: zerstreut. und liefern einen ge wissen Anteil von Strahlen, die durch das Objektiv ausgenützt werden und die Bild helligkeit merklich verbessern.
Anordnungen dieser Art sind in Fig. 6 dargestellt. Es wird dort als Beispiel eine Anordnung gezeigt, bei der die dem Gegen stand sFilmfenster 4) zugewendete Plan fläche 10 einer der Kondensorlinsen 3 mat tiert ist. Wäre dieses lichtzerstreuende Mit tel nicht vorhanden, so wäre der äusserste ausgenützte, vom Objektiv erfasste Strahl der voll gezeichnete und dieser Strahl würde den ausgenützten Raumwinkel der Lichtquelle bestimmen. Ist aber gemäss der Erfindung die lichtzerstreuende Schichte 10 vorhanden und wird die rohrförmige Kondensorfassung 22 auf der Innenseite spiegelnd oder reflektie rend (z.
B. weiss) ausgebildet, so gelangen auch die gestrichelt gezeichneten Strahlen über diese Spiegelflächen auf die Matt schichte, werden zerstreut und jener Teil der Strahlen, welcher in das Objektiv geht, kommt zur Wirkung. Auf ähnliche Weise kann bisher unausgenützte seitliche Strah lung etwa durch seitliche Spiegel 20, 21 auf den Kondensor und die Mattschichte 10 ge worfen werden. Auch von dieser Strahlung (in Fig. 6 punktiert bezw. strichpunktiert ge zeichnet) 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 dein Schirm auftreten. Dieser Gefahr wird durch die erfindungsgemässe Anwendung lichtzerstreuender Mittel wirksam begegnet. Der spiegelnde oder reflektierende Mantel 22 braucht nicht auf die Innenseite der Konden- sorfassung beschränkt zu sein, sondern kann sich weiter über das Strahlenbündel zwischen Lichtquelle und Gegenstand erstrecken.
Das erfindungsgemäss optische System kann nicht nur für Projektionszwecke, son dern in allen Fällen verwendet werden, in denen eine Fläche durch eine nicht homogene Lichtquelle gleichmässig beleuchtet werden soll, z. B. für Kopier- und Vergrösserungs apparate, Mikroskope, Tonaufzeichnungs- und -wiedergabeapparate usw.