1lelenchtungeinriclitung für Projektionsgeräte, Kinoapparate und Seheiniverfer. I)ic Erfindung i,i@zieht sich auf eine Be- leurlitungseinrichtung für Projektionsgeräte, lüiioapparate und ScheinNverfer und soll da zu dienen,
eine vollstündig zleichmässige Aus- leuchtung der zu beleuchtenden Fläche zu Wwirken. Bei den bisher bekannten Beleuch- tungr@einrichtungen für die Kinoprojektion i-t die optische Anordnumr im allbemeinen "tli*ailt. dass di@ Leuelitfl < iclie. also im Falle einer
Bogenlampe der positive Bottenlampen- lcrater, durch einen Spiegel oder Kondensor in die Ebene der zu beleuchtenden Fläche < iligebilclet -,vird. Dabei ergeben sich eine ganze Reihe von Nachteilen. vor allem in der Hinsicht. :class die im Bogenlainpenkrater nicht vollstiindig :;
lcichnüissige Lichtvertei lung sich auf die Ausleuelitung dieser Fläche auswirkt. Weiterhin ist. es notwendig, mit Lichtquellen zu arbeiten. deren Form eine einwandfreie Ausleuchtunu der zu beleuch tenden Fläche ermöglicht. Die erfindungsge mässe Einrichtung soll, wie aus dem Gesagten hervorgeht, dazu dienen, eine begrenzte Fläche möglichst gleichmässig zu beleuchten. Ihr Hauptanwendungsgebiet ist die Projek tion. und zwar in der Hauptsache die Kino projektion.
Für die Kinopro,iektion ist eine Beleuch tungsanordnung bekannt geworden, bei der die genannte Aufgabe dureli zwei in den normalen Projektionsstrahlengang eingefügte Linsenrasterplatten gelöst-wird. Dabei sind die beiden Linsenraster so ausgebildet und P.ngeordiiet. dass durch je eine Elementarlinse des der Lichtquelle= benachbarten Rasters die Lichtquelle in je eine Elementarlinse des dem Bildfenster benachbarten Rasters und je durch eine Elementarlinse des zweiten Ra sters je eine Elementarlinse des ersten Ra sters auf dem Bildfenster abgebildet wird.
Die erfindungsgemässe Beleuchtungsein richtung weist eine Lichtquelle und eine op tische Einrichtung zur reellen Abbildung dieser Lichtquelle auf. Sie zeichnet sich da durch aus, dass mindestens angenähert in der Ebene des Liclitquellenbildes ein erstes aus einer Vielzahl von Elementarlinsen gebilde ter Linsenraster vorgesehen ist und dass.ein zweiter Linsenraster in Richt.unb der auszu leuchtenden Fläche so angeordnet ist,
dass je eine Linse des ersten Linsenrasters ein Bild der benannten optischen Einrichtung in je einer Linse des zweiten Linsenrasters erzeugt und class die Linsen dieses zweiten Linsen rasters die entsprechenden Linsen des ersten Rasters auf der auszuleuchtenden Fläche sich gegenseitig überdeckend abbilden.
'Vährend man bei der erwähnten, bekann ten Einrichtung von einem in einen normalen hinobeleuchtunbsstrahlenganb eingefügten Rasterhondensatorsystem ausgeht, wird dem nach bei der Einrichtung nach der vorliegen den Erfindung der Beleuchtungsstralilenang bis zur reellen Abbildun; der Lichtquelle. zum Beispiel durch einen@Beleuclitungsspie- bel oder Kondensator beibehalten.
Durch die Beleuchtun ;seinriclitung nach der Erfindung wird das Bild der Lichtquelle in eine den Rasterelementen entsprechende Vielzahl von Einzelpartien aufgeteilt. Diese Elementarfelder besitzen nun in sieh schon eine weit-eliend gleichmässige Liclitvcrtei- lunb, auch -wenn die Lichtverteilung in) ran zen Lichtquellenbild ungleichmässig ist.
Durch die Abbildung und Vereinigung, aller dieser im Leuchtfl < ichenbild befindlichen Elementarfelder auf der auszuleuchtenden Fläche ergibt sieh eine Summierung schon anfangs als weitgehend bleichmässig zu be trachtender Einzelfelder ?n einem nunmehr vollkommen bleichmässig ausgeleuchteten Ge samtfeld.
Der besondere Vorteil einer derartigen Aufrasterung des Leurlitflächenbildes und die -weitere Überlaberunb im auszuleuchten den Bildfeld ist, < lass lediglich auf die. Er zeugung eines möglichst hohen Gesamtlicht stromes Wert gelegt zu tverden braucht.
So ist es durchaus denkbar. hierbei mit Licht quellen zu arbeiten. die zum Beispiel im Falle eines mit Bech-Effekt brennenden Bogenlampenkraters eine ausserordentlich ge steigerte Mittenhelligkeit aufweisen und einen starken Randabfall besitzen. Der Mreg- fall der Forderung einer schon ursprüng- lich möglichst gleichmässigen Lichtverteilung in der Leuchtfläche ergibt demnach neue Möglichkeiten, um die Gesamtlichtausbeute entsprechend zu erhöhen.
Des weiteren erge ben sich auch grössere Freiheiten in bezug auf die für die Projektion zu verwendenden Leuchtflächenformen. Durch das angewen dete Prinzip der Vielfachzwischenabbildung ;
ist es möglich, die Ausleuchtung eines recht eckigen Bildfensters mit beispielsweise einer rhombischen Leuchtfläche zu bewirken, wie sie durch eine bestimmte Art von Q,uecksil- berhochdrucklampen begeben ist. @Taturbe- mäss ist es dann zweckmässig, die äussere Aus- gestaltuna der Linsenrasterplatten der Form des Leuehtflächenbildes anzupassen.
hi der Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausfiihrunbsformen der erfindungsge- mässen Beleuchtungseinrichtung und zwei Linsenraster dargestellt.
. lach Fig. 1 wird die L euclitfläche 1 der Lichtquelle über den Spiegel ? in der Ebene der Linsenrasterplatte 4 alwehildet. Die Ab- hildun,-sverhältnisse sind dabei so gewählt, dass eine für die Aufteilung durch das L in- .senrastersystem 4, 5 hinreichende Grösse des Leuehtflächenbildes bebelien ist.
Durch den Linsenraster 4 wird nun eine Vielfachzwi- schenabbildung des Spiegels ? in der Ebene des weiteren Linsenrasters 5 bewirkt. Dieses wiederum erzeugt von den Einzelelementen des Linsenrasters 4 Abbildungen in der Grösse des auszuleuchtenden Bildfeldes in der Ebene des Bildfensters 6.
Uni den zur Beleuchtung zur Verfügung stehenden Gesamtlichtstrom wollständig zu crfas:en, muss die Aufteilung des Linsen rasters 4 so gewählt werden. dass die Linsen rasterelemente in ihrer Form dem auszu leuchtenden Bildfenster praktisch ähnlich, also im allgemeinen rechteckig sind. -wobei die Grüsse der Linsen der auszuleuchtenden Fläche im Verhältnis des Abbildungsmasssta- bes wenigstens nahezu entspricht.
Ebenfalls muss im Sinne einer optimalen Lichtauswer- tung die Form der Rasterlemente des Linsen rasters 5 der Form des * Spiegels angepasst, also im allgemeinen rund sein. Ausserdem ist es noch erforderlich, dass die durch den Lin- senraster 5 erzeugten Abbildungen des Lin senrasters 4 sich im auszuleuchtenden Bild feld 6 überdecken. Zu diesem Zweck wird man zusätzlich zu den Linsenrastern 4 und 5 noch ein optisches System 8 und 7 ein fügen.
Beispielsweise kann dieses optische System so dimensioniert sein, da.B es von sich aus eine Abbildung des Spiegels 2 in der Bildfensterebene 6 bewirkt und einen tele- zentrischen Zwischenstrahlengang aufweist.
Die notwendige Forderung einer Vereini gung der durch je zwei einander zugeordne ten Linsenelemente gehenden Teilstrahlen- gä nge im Bildfernster hat zur Voraussetzung, dass die Mittelpunkte der Linsenelemente bei der Linsenraster 4 und 5 gleiche oder minde stens annähernd ähnliche Punktnetze bilden.
Die weiterhin bestehende Aufgabe einer opti malen Lichtausnutzung bedingt eine lücken lose Zusammenstellung der einzelnen Linsen rasterelemente. Iin Falle eines runden Spie gels für die Abbildung der Leuchtfläche. würde der Linsenraster 5 deinzufolg-e als gün- sti;ste Anordnung ein Seeliseel:@vabenraster sein müssen, wie es in Fig. ? dargestellt ist. Durch diese Secliseckanordnung ist ein Mit telpunktsystem für die Elementarlinsen fest gelegt. Da die Mittelpunktsysteme beider Linsenraster gleich oder ähnlich sein müssen.
so ergibt sich für die dem Bildfenster ent sprechenden rechteckigen Elementarlinsen des Linsenrasters 4 eine versetzte Anordnung, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. In aufeinan- derfolgenden Zeilen sind die Elementarlinsen um eine halbe Rechteckseite versetzt. Selbst verständlich gilt dieser beschriebene Aufbau der Linsenraster nur beispielsweise, und für den Fall einer andern Form des Spiegels bezw. des auszuleuchtenden Bildfeldes sind entsprechend andere Rasteränordnungen denkbar.
Für eine günstige Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Gesamtlichtstromes ist es weiterhin zweckmässig, eine Feldlinse 8 in der 'Mähe des Bildfensters 6 vorzusehen, die eine Zusammenfassung des Beleuchtungs bündels im für die Projektion noch erforder- liehen Abbildungsobjektiv bewirkt. Für den Fall einer runden Ausgestaltung der Linsen rasterplatten, wie diese zu einem normaler weise runden Bogenlampenkrater gehören müssten, kann diese Feldlinse sphärisch sein.
Wenn jedoch Leuchtflächen einer andern Form vorliegen und dementsprechend die Linsenrasterplatten in ihrer äussern Form die sen angepasst sind, können Feldlinsen mit i<B>-</B> zz Wirkung zweckmässig sein, istiamatischer 13 um eine günstige Vereinigung des Beleuch- tungsstrahlenganges im Abbildungsobjektiv zu erzielen.
Die Linsenraster 4 und 5 werden prak tisch als Pressglasscheiben hergestellt. Es ist ausserdem denkbar, jede Linsenrasterseheibe mit dem dazugehörigen optischen System 3 und 7 zu je einem einheitlichen Kondensor- teil derart zu vereinigen, dass auf der einen Seite die Elementarlinsen, auf der andern Seite die einheitliche Linsenfläche liegen.
Es ist noch eine ,weitergehende Kombina tion denkbar, wobei das gesamte aus zwei Einzelteilen bestehende Zwischenabbildungs- wstem zu einem einzigen Körper vereinigt ist. In diesem Falle müssen die Elementar linsen auf den gekrümmten Seitenflächen die ses Körpers liegen. Abgesehen von dem Auf bau einer derartigen Anordnung aus einem massiven optischen Körper ist auch noch eine Anordnung in Form einer Küvette möglich, wobei die gekrümmten, mit dem Elementar linsenraster versehenen Flächen die Küvet- tenicände bilden.
Wenn bei einer solchen Einrichtung Ob jektive von grösserer Öffnung vollkommen ausgeleuchtet werden sollen, so muss das reelle Liclitquellenbild verhältnismässig gross sein. Dies hat den i@Tachteil zur-Folge, dä,B der Abstand des Spiegels von den beiden Raster platten, also auch von dem Bildfenster sehr gross wird.
Um diesen 'Nachteil zu beheben, wird vor geschlagen, zwischen den beiden Rasterplat ten 4, 5 und dem Spiegel 2, eine Zerstreuungs linse 9 anzubringen. Diese Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Erfindung gilt auch für Beleuchtungseinrichtungen, bei denen statt eines Hohlspiegels (2) ein Kondensator angebracht ist, durch den auch ein reelles Lichtquellenbild in oder in der Nähe der Ebene der ersten Linsenrasterplatte erzeugt wird.
Es wird darauf hingewiesen, (lass die Fi guren lediglich eine schematische Darstellung zeigen, d. h., dass die Krümmunbsradien der optischen Glieder und der Reflexionswinkel der Strahlen nicht überall korrekt dargestellt sind.
1lelighting device for projection devices, cinema sets and Seheiniversfer. I) ic invention i, i @ refers to a leaning device for projection devices, lüiioapparate and ScheinNverfer and should serve there,
a completely uniform illumination of the area to be illuminated. In the case of the previously known lighting devices for cinema projection, the optical arrangement number is generally "tli * ailt. That di @ Leuelitfl <iclie. Thus in the case of a
Arc lamp the positive Bottenlampen- lcrater, through a mirror or condenser in the plane of the surface to be illuminated <iligebilclet -, vird. This results in a number of disadvantages. especially in that regard. : not complete those in the arc crater:;
Lcichnüissige light distribution affects the discharge of this area. Furthermore is. it is necessary to work with light sources. whose shape enables perfect illumination of the area to be illuminated. As can be seen from what has been said, the device according to the invention should serve to illuminate a limited area as evenly as possible. Its main area of application is projection. mainly the cinema projection.
For cinema advertising, a lighting arrangement has become known in which the said task is achieved by two lenticular lens plates inserted into the normal projection beam path. The two lenticular screens are designed in this way and are perfectly aligned. that through one elementary lens of the raster adjacent to the light source = the light source is imaged in one elementary lens of the raster adjacent to the image window and one elementary lens of the first raster is imaged on the image window through an elementary lens of the second raster.
The lighting device according to the invention has a light source and an op tables device for real imaging of this light source. It is characterized by the fact that at least approximately in the plane of the liclite source image, a first lens grid formed from a multiplicity of elementary lenses is provided and that a second lens grid is arranged in the direction of the surface to be illuminated,
that each lens of the first lens grid generates an image of the named optical device in each lens of the second lens grid and the lenses of this second lens grid map the corresponding lenses of the first grid on the surface to be illuminated, overlapping one another.
While the above-mentioned, known device is based on a grid capacitor system inserted into a normal hinobeluchteunbsstrahlganb, according to the device according to the present invention, the lighting line length up to the real image; the light source. Maintained, for example, by a ventilation mirror or condenser.
By means of the lighting arrangement according to the invention, the image of the light source is divided into a multiplicity of individual parts corresponding to the grid elements. These elementary fields now already have a widely even distribution of light, even if the light distribution in the light source image is uneven.
The mapping and combination of all of these elementary fields located in the illuminated area image on the surface to be illuminated results in a summation already at the beginning as largely pale individual fields in a total field that is now completely uniformly illuminated.
The particular advantage of such a rasterization of the Leurlit surface image and the additional overlap in the illuminated image field is, <just leave it to the. It needs to be valued to generate the highest possible total luminous flux.
So it is quite possible. to work with light sources. which, for example, in the case of an arc lamp crater burning with the Bech effect, have an extraordinarily increased central brightness and a strong edge drop. The mreg case of the requirement that the light distribution in the luminous area was originally as uniform as possible therefore results in new possibilities for increasing the overall light yield accordingly.
Furthermore, there is also greater freedom with regard to the luminous surface shapes to be used for the projection. Through the applied principle of multiple intermediate mapping;
It is possible to illuminate a rectangular picture window with, for example, a rhombic luminous surface, as it is given by a certain type of high-pressure mercury silver lamp. According to the nature of the situation, it is then expedient to adapt the outer design of the lenticular lens plates to the shape of the light surface image.
The drawing shows, for example, two embodiments of the lighting device according to the invention and two lens grids.
. lach Fig. 1 is the L euclitfläche 1 of the light source over the mirror? formed in the plane of the lenticular plate 4. The display ratios are selected in such a way that a size of the light area image that is sufficient for the division by the line grid system 4, 5 is illuminated.
The lens grid 4 now creates a multiple intermediate image of the mirror? causes in the plane of the further lens grid 5. This in turn generates images of the individual elements of the lenticular grid 4 in the size of the image field to be illuminated in the plane of the image window 6.
In order to fully measure the total luminous flux available for lighting, the division of the lens grid 4 must be selected in this way. that the lens grid elements are practically similar in shape to the illuminated picture window, so they are generally rectangular. -wherein the size of the lenses corresponds to the area to be illuminated in the ratio of the image scale at least almost.
Likewise, in the interests of optimal light evaluation, the shape of the raster elements of the lens raster 5 must be adapted to the shape of the mirror, that is to say generally round. In addition, it is also necessary that the images of the lens grid 4 generated by the lens grid 5 overlap in the image field 6 to be illuminated. For this purpose, an optical system 8 and 7 will be added in addition to the lens grids 4 and 5.
For example, this optical system can be dimensioned in such a way that by itself it effects an image of the mirror 2 in the picture window plane 6 and has a telecentric intermediate beam path.
The necessary requirement of a union of the partial beam paths passing through two mutually assigned lens elements in the image farther requires that the center points of the lens elements in the lens grids 4 and 5 form the same or at least approximately similar point networks.
The ongoing task of optimal use of light requires a complete compilation of the individual lens elements. In the case of a round mirror for imaging the illuminated area. would the lens grid 5 as the most favorable arrangement have to be a Seeliseel: @vabenraster, as shown in Fig.? is shown. With this Secliseck arrangement a center point system for the elementary lenses is established. Since the midpoint systems of both lens grids must be the same or similar.
This results in an offset arrangement for the rectangular elementary lenses of the lenticular grid 4 corresponding to the picture window, as can be seen from FIG. In successive lines, the elementary lenses are offset by half a rectangular side. Of course, this described structure of the lens grid applies only as an example, and for the case of a different shape of the mirror BEZW. of the image field to be illuminated, other grid arrangements are accordingly conceivable.
For a favorable utilization of the available total luminous flux, it is furthermore expedient to provide a field lens 8 in the vicinity of the image window 6, which brings about a combination of the illumination bundle in the imaging lens still required for the projection. In the case of a round configuration of the lens grid plates, as they would have to belong to a normally round arc lamp crater, this field lens can be spherical.
If, however, there are luminous surfaces of a different shape and the lenticular lens plates are adapted accordingly in their outer shape, field lenses with an effect can be useful, diamatic 13 in order to achieve a favorable combination of the illumination beam path in the imaging objective achieve.
The lenticular grids 4 and 5 are practically manufactured as pressed glass panels. It is also conceivable to combine each lenticular lens with the associated optical system 3 and 7 to form a unitary condenser part so that the elementary lenses are on one side and the unitary lens surface is on the other.
Another, more extensive combination is conceivable, whereby the entire intermediate image system consisting of two individual parts is combined into a single body. In this case, the elementary lenses must lie on the curved side surfaces of this body. Apart from the construction of such an arrangement from a solid optical body, an arrangement in the form of a cuvette is also possible, the curved surfaces provided with the elementary lens grid forming the cuvette edges.
If, with such a device, objects from a larger opening are to be completely illuminated, the real image of the source of the light must be relatively large. This has the i @ Tachteil the consequence that the distance between the mirror and the two raster plates, ie also from the image window, is very large.
In order to remedy this' disadvantage, it is proposed to attach a diverging lens 9 between the two Rasterplat th 4, 5 and the mirror 2. This device is shown in FIG. The invention also applies to lighting devices in which, instead of a concave mirror (2), a capacitor is attached, which also generates a real light source image in or near the plane of the first lenticular lens plate.
It should be noted that (let the figures show only a schematic representation, i.e. that the radii of curvature of the optical members and the angle of reflection of the rays are not shown correctly everywhere.