Beleuchtungseinrichtung mit elektrischem Lichtbogen. für Bildwerfer.
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Gegenstand <SEP> vorliegender <SEP> Erfindung <SEP> ist
<tb> eine <SEP> Beleuchtungseinrichtung <SEP> mit <SEP> elektri schem <SEP> Lichtbogen <SEP> für <SEP> Bildwerfer, <SEP> welche
<tb> einen <SEP> Parabolspiegel <SEP> und <SEP> eine <SEP> sphärische
<tb> Kondensorlinse <SEP> aufweist <SEP> und <SEP> bei <SEP> der <SEP> der
<tb> Kohlenkrater <SEP> in <SEP> Richtung <SEP> zum <SEP> Kondensor
<tb> aus <SEP> dem <SEP> Spiegelbrennpunkt <SEP> herausgerückt <SEP> ist.
<tb> Bei <SEP> Beleuchtungssystemen, <SEP> die <SEP> einen <SEP> Pa rabolspiegel <SEP> in <SEP> Verbindung <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Kon densorlinse <SEP> aufweisen, <SEP> ist <SEP> es <SEP> üblich, <SEP> die <SEP> Licht quelle <SEP> im <SEP> Brennpunkt <SEP> des <SEP> Spiegels <SEP> anzuord nen,
<SEP> so <SEP> dass <SEP> also <SEP> zwischen <SEP> Spiegel <SEP> und <SEP> Linse
<tb> telezentrischer <SEP> Strahlengang <SEP> herrscht. <SEP> Strebt
<tb> man <SEP> hierbei <SEP> eine <SEP> vollständige <SEP> Ausnutzung
<tb> der <SEP> Lichtquelle <SEP> an, <SEP> so <SEP> wird <SEP> wegen <SEP> der <SEP> end lichen <SEP> Abmessungen <SEP> der <SEP> Lichtquelle <SEP> eine
<tb> Linse <SEP> von <SEP> grösserem <SEP> Durchmesser <SEP> als <SEP> dem
<tb> Spiegeldurchmesser <SEP> erforderlich.
<SEP> Bei <SEP> Be leuchtungssystemen <SEP> von <SEP> grösseren <SEP> Abmessun gen <SEP> wird <SEP> man <SEP> aber <SEP> zur <SEP> Vermeidung <SEP> zu <SEP> gro sser <SEP> Linsen <SEP> mit <SEP> allen <SEP> ihren <SEP> Nachteilen, <SEP> wie
<tb> hoher <SEP> Preis, <SEP> grosses <SEP> Gewicht, <SEP> erhöhte <SEP> Nei gung <SEP> zum <SEP> Platzen, <SEP> die <SEP> freie <SEP> Öffnung <SEP> der
<tb> Linse <SEP> nicht <SEP> grösser <SEP> als <SEP> die <SEP> des <SEP> Spiegels <SEP> wäh-
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len.
<SEP> Man <SEP> nimmt <SEP> aber <SEP> damit <SEP> weiter <SEP> in <SEP> Kauf,
<tb> dass <SEP> die <SEP> vom <SEP> Rand <SEP> der <SEP> Lichtquelle <SEP> ausgehen den <SEP> Strahlen <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> von <SEP> der <SEP> Linse <SEP> auf genommen <SEP> werden, <SEP> was <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Lichtquel lendurchmesser <SEP> von <SEP> beispielsweise <SEP> 6 <SEP> mm <SEP> und
<tb> einem <SEP> Abstand <SEP> zwischen <SEP> Spiegel <SEP> und <SEP> Linse
<tb> von <SEP> dem <SEP> 5- <SEP> bis <SEP> 6fachen <SEP> der <SEP> Spiegelbrenn weite,.
<SEP> wie <SEP> er <SEP> beispielsweise <SEP> zur <SEP> Anordnung
<tb> der <SEP> Kohlen <SEP> mit <SEP> hoher <SEP> Abbrandgeschwindig keit <SEP> erforderlich <SEP> ist, <SEP> einen <SEP> Lichtverlust <SEP> für
<tb> die <SEP> Randpartien <SEP> von <SEP> reichlich <SEP> <B>10%</B> <SEP> bedeutet.
<tb> Wollte <SEP> man <SEP> durch <SEP> eine <SEP> entsprechende <SEP> Ver grösserung <SEP> des <SEP> Linsendurchmessers <SEP> auch <SEP> die
<tb> Randpartien <SEP> der <SEP> Lichtquelle <SEP> voll <SEP> ausnutzen,
<tb> so <SEP> wäre <SEP> damit <SEP> ein <SEP> Volumen.- <SEP> und <SEP> Gewichts zuwachs <SEP> der <SEP> Linse <SEP> von <SEP> rund <SEP> 20% <SEP> verbunden.
<tb> Mit <SEP> wachsendem <SEP> Lichtquellendurchmesser
<tb> vergrössert <SEP> sich <SEP> auch <SEP> rasch <SEP> entweder <SEP> der
<tb> Lichtverlust <SEP> oder <SEP> das <SEP> Linsengewicht.
<tb> Um <SEP> nun <SEP> zu <SEP> günstigen <SEP> -Linsenformen <SEP> "zu
<tb> kommen, <SEP> hat <SEP> man <SEP> bereits <SEP> die <SEP> Lichtquelle <SEP> um
<tb> einen. <SEP> geringen <SEP> Betrag <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 3 <SEP> % <SEP> der <SEP> Spie gelbrennweite <SEP> in <SEP> Richtung <SEP> auf <SEP> die <SEP> Konden sorlinse <SEP> zu <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Brennpunkt <SEP> des <SEP> Spiegels
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herausgeriickt.
<SEP> Die <SEP> hierdurch <SEP> zwischen <SEP> Spie gel <SEP> und <SEP> Linse <SEP> entstehende <SEP> Konvergenz <SEP> der
<tb> Strahlen <SEP> ermöglicht <SEP> nun <SEP> bei <SEP> gleichbleibender
<tb> Linsenform <SEP> eine <SEP> Verkleinerung <SEP> des <SEP> Konden sors, <SEP> die <SEP> etwa <SEP> <B>15%</B> <SEP> Gewichtsersparnis <SEP> mit
<tb> sich <SEP> bringt.
<tb> Bei <SEP> der <SEP> Anordnung <SEP> im <SEP> telezentrischen
<tb> Strahlengang <SEP> ist <SEP> die <SEP> sphärische <SEP> Aberration
<tb> der <SEP> Kombination, <SEP> da <SEP> der <SEP> Spiegel <SEP> selbst <SEP> in
<tb> diesem <SEP> Fall <SEP> aberrationsfrei <SEP> ist, <SEP> nur <SEP> abhängig
<tb> von <SEP> der <SEP> Kondensorlinse.
<SEP> Um <SEP> diese <SEP> möglichst
<tb> klein <SEP> zu <SEP> halten, <SEP> hat <SEP> man <SEP> für <SEP> die <SEP> Linse
<tb> nur <SEP> eine <SEP> solche <SEP> "bester <SEP> Form" <SEP> oder, <SEP> der <SEP> ein faeheren <SEP> Herstellung <SEP> wegen, <SEP> die <SEP> davon <SEP> nur
<tb> wenig <SEP> abweichende <SEP> Plankonvexlinse <SEP> gewählt,
<tb> wobei <SEP> die <SEP> erhabene <SEP> Seite <SEP> der <SEP> Linse <SEP> dem <SEP> Spie gel <SEP> zugewandt <SEP> ist. <SEP> Für <SEP> ein <SEP> Öffnungsverhält nis <SEP> von <SEP> etwa. <SEP> 1 <SEP> :
<SEP> 1,6 <SEP> beträgt <SEP> die <SEP> Randaberra tion <SEP> einer <SEP> solchen <SEP> Linse <SEP> aber <SEP> noch <SEP> 10 <SEP> % <SEP> der
<tb> Linsenbrennbreite. <SEP> Es <SEP> entsteht <SEP> also <SEP> im <SEP> Bild
<tb> der <SEP> Lichtquelle <SEP> eine <SEP> beträchtliche <SEP> Streuung
<tb> der <SEP> abbildenden <SEP> Strahlen <SEP> und <SEP> damit <SEP> ein <SEP> merk licher <SEP> Lichtverlust. <SEP> Diese <SEP> Linsenform <SEP> hat <SEP> man
<tb> nun <SEP> auch <SEP> bei <SEP> der <SEP> Massnahme <SEP> zur <SEP> Verkleine rung <SEP> der <SEP> Kondensorlinse, <SEP> das <SEP> heisst, <SEP> bei <SEP> kon vergentem <SEP> Strahlenverlauf, <SEP> beibehalten.
<SEP> Die
<tb> hierbei <SEP> auftretende <SEP> Aberration <SEP> hat <SEP> man <SEP> un berücksichtigt <SEP> lassen <SEP> können, <SEP> da <SEP> dieselbe <SEP> zum
<tb> Ausgleich <SEP> von <SEP> Kohlenabbrandschwankungen
<tb> und <SEP> den <SEP> damit <SEP> verbundenen <SEP> Ausleuclitschwie rigkeiten <SEP> beiträgt.
<SEP> Bei <SEP> Bogenlampen <SEP> mit
<tb> automatischem <SEP> Vorschub, <SEP> bei <SEP> denen <SEP> die <SEP> Lage
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des <SEP> positiven <SEP> Kraters <SEP> zum <SEP> Spiegel <SEP> in <SEP> ausser ordentlich <SEP> engen <SEP> Grenzen <SEP> sichergestellt <SEP> ist,
<tb> wie <SEP> beispielsweise <SEP> bei <SEP> Becklampen, <SEP> ist <SEP> es <SEP> er wünscht, <SEP> den <SEP> durch <SEP> die <SEP> Aberration <SEP> bedingten
<tb> Lichtverlust <SEP> möglichst <SEP> zu <SEP> vermeiden.
<tb> Nach <SEP> vorliegender <SEP> Erfindung <SEP> erreicht
<tb> inan <SEP> dies <SEP> bei <SEP> der <SEP> eingangs <SEP> erwähnten <SEP> Be leuchtungseinrichtung <SEP> dadurch, <SEP> dass <SEP> der <SEP> Koh lenkrater <SEP> um <SEP> einen <SEP> Betrag, <SEP> der <SEP> zwischen <SEP> 5
<tb> bis <SEP> <B>10%</B> <SEP> der <SEP> Spiegelbrennweite <SEP> liegt,
<SEP> aus
<tb> dem <SEP> Spiegelbrennpunkt <SEP> herausgerückt <SEP> ist,
<tb> und <SEP> dass <SEP> das <SEP> Verhältnis <SEP> der <SEP> Krümmung <SEP> der
<tb> lichtquellenseitigen <SEP> zu <SEP> derjenigen <SEP> der <SEP> bild seitigen <SEP> Kondensorfläche <SEP> zwischen <SEP> 0 <SEP> und
<tb> - <SEP> 1 <SEP> einschliesslich <SEP> dieser <SEP> Grenzwerte <SEP> liegt.
<tb> In <SEP> der <SEP> Zeichnung <SEP> sind <SEP> beispielsweise <SEP> zwei
<tb> Ausführungsformen <SEP> der <SEP> Einrichtung <SEP> gemäss
<tb> der <SEP> Erfindung <SEP> dargestellt. <SEP> Es <SEP> zeigen:
<tb> Fig. <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 2 <SEP> ein <SEP> Beispiel <SEP> der <SEP> bekannten
<tb> Anordnung <SEP> einer <SEP> Plankonvexlinse <SEP> im <SEP> telezen trischen <SEP> Strahlengang <SEP> mit <SEP> zugehöriger <SEP> Kor rektionskurve,
<tb> Fig. <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 4 <SEP> eine <SEP> erste <SEP> Ausführungsform
<tb> der <SEP> erfindungsgemässen <SEP> Einrichtung <SEP> mit <SEP> einer
<tb> Bikonvexlinse <SEP> im <SEP> konvergenten <SEP> Strahlengang,
<tb> mit <SEP> dazugehöriger <SEP> Korrektionskurve,
<tb> Fig.
<SEP> 5 <SEP> und <SEP> 6 <SEP> eine <SEP> zweite <SEP> Ausführungs form, <SEP> in <SEP> welcher <SEP> die <SEP> Einrichtung <SEP> eine <SEP> Plan konvexlinse <SEP> (Planseite <SEP> zum <SEP> Spiegel <SEP> gekehrt)
<tb> aufweist, <SEP> mit <SEP> dazugehöriger <SEP> Korrektionskurve.
<tb> Die <SEP> in <SEP> den <SEP> Figuren <SEP> zugrundeliegenden
<tb> Daten <SEP> sind <SEP> folgende: 1.
Beispiel: (Fig. 1 und 2)
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Spiegelbrennweite <SEP> f <SEP> = <SEP> 110 <SEP> Spiegeldurchmesser <SEP> = <SEP> 250
<tb> Linsenbrennweite <SEP> = <SEP> 455 <SEP> Linsendurchmesser <SEP> = <SEP> 260
<tb> Linsenradius <SEP> r1 <SEP> = <SEP> -j- <SEP> 285 <SEP> Linsenradius <SEP> <I>r., <SEP> -= <SEP> <SEP> oz</I>
<tb> Abstand <SEP> des <SEP> Kohlenkraters <SEP> vom <SEP> Parabolspiegel <SEP> S1 <SEP> = <SEP> 110
<tb> Einfallshöhe <SEP> der <SEP> Strahlen <SEP> Schnittweite <SEP> Längsaberration
<tb> am <SEP> Spiegel: <SEP> an <SEP> der <SEP> Linse:
<SEP> 8" <SEP> d <SEP> S'
<tb> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 427,79 <SEP> 0
<tb> 60,0 <SEP> 60,0 <SEP> 419,07 <SEP> <B>-8,72</B>
<tb> 90,0 <SEP> 90,0 <SEP> 407,64 <SEP> <B>-20,15</B>
<tb> 125,0 <SEP> 125,0 <SEP> 386,98 <SEP> -40,81 Das Verhältnis der Krümmungen
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ist in diesem bekannten Falle wegen r2 = ##. z.
Beispiel: (Fig. 3 und 4)
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Spiegelbrennweite <SEP> f <SEP> = <SEP> 110 <SEP> Spiegeldurchmesser <SEP> = <SEP> 250
<tb> Linsenbrennweite <SEP> = <SEP> 408 <SEP> Linsendurchmesser <SEP> = <SEP> 230
<tb> Linsenradius <SEP> r1 <SEP> = <SEP> + <SEP> 415 <SEP> Linsenradius <SEP> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 415
<tb> Abstand <SEP> des <SEP> Kohlenkraters <SEP> vom <SEP> Parabolspiegel <SEP> S1 <SEP> = <SEP> 116 Der Kohlenkrater ist um
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aus dem Brennpunkt herausgerückt.
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Einfallshöhe <SEP> der <SEP> Strahlen <SEP> Schnittweite <SEP> Längsaberration
<tb> am <SEP> Spiegel: <SEP> an <SEP> der <SEP> Linse: <SEP> S' <SEP> d <SEP> S'
<tb> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 310,07
<tb> 60,0 <SEP> 45,5 <SEP> 314,98 <SEP> +4,91
<tb> 90,0 <SEP> 71,4 <SEP> 315,32 <SEP> -E- <SEP> 5,25
<tb> 125,0 <SEP> 105,0 <SEP> 304,30 <SEP> <B>-5,77</B> Das Verhältnis y der Krümmungen ist in diesem Falle -1, wegen r2 = ri. 3.
Beispiel: (Fig. 5 und 6)
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Spiegelbrennweite <SEP> f <SEP> = <SEP> 110 <SEP> Spiegeldurchmesser <SEP> = <SEP> 250
<tb> Linsenbrennweite <SEP> = <SEP> 455 <SEP> Linsendurchmesser <SEP> = <SEP> 200
<tb> Linsenradius <SEP> r, <SEP> = <SEP> <SEP> oo <SEP> Linsenradius <SEP> r2 <SEP> = <SEP> - <SEP> 235
<tb> Abstand <SEP> des <SEP> Kohlenkraters <SEP> vom <SEP> Parabolspiegel <SEP> <B>81</B> <SEP> = <SEP> 119 Der Kohlenkrater ist um
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aus dem Brennpunkt herausgerückt.
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Einfallshöhe <SEP> der <SEP> Strahlen <SEP> Schnittweite <SEP> Längsaberration
<tb> am <SEP> Spiegel: <SEP> an <SEP> der <SEP> Linse: <SEP> S' <SEP> d <SEP> S'
<tb> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 294,95
<tb> 60,0 <SEP> 39,0 <SEP> 306,16 <SEP> +11,21
<tb> 90,0 <SEP> 64,5 <SEP> 306,61 <SEP> -I--11,66
<tb> 125,0 <SEP> 96,0 <SEP> 281,54 <SEP> -13,41 Das Verhältnis y der Krümmungen ist in diesem Falle 0, wegen r, = ##o. Aus den Beispielen, insbesondere aus dem Vergleich der Korrektionskurven nach den Fig. 4 und 6 mit derjenigen nach Fig. 2 geht hervor, dass sich durch entsprechende Anord nung des Kohlenkraters und die Auswahl der Kondensorlinse eine besonders gute sphäri sche Korrektion erreichen lässt.
Dabei können zugleich Grösse und Gewicht der Kondensor- linse wesentlich herabgesetzt werden. Im Bei spiel 2 beträgt die Ersparnis gegenüber der bekannten Ausführung nach Beispiel 1 rund 35 %, im. Beispiel 3 sogar 60 %.
Dabei ist man wegen der starken sphäri- scheu Überkorrektion die der Parabolspiegel bei dieser Art der Benutzung aufweist, zur Erzielung einer zweckmässigen Gesamtkor rektion wesentlich von der Linse "bester Form" oder der Plankonveglinse abgewichen. Man erhält auf diese Weise entweder, wie im Beispiel 2, bei noch nicht so stark verrin gertem Linsendurchmesser eine Linsenform, die sich infolge ihrer langsameren Dicken zunahme vom Rande her wärmetechnisch gün stiger verhält als eine Plankonvexlinse glei chen oder sogar noch grösseren Durchmessers, oder, wie im Beispiel 3, zwar wieder eine
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Plankonvexlinse,
<SEP> die <SEP> nun <SEP> aber <SEP> ihre <SEP> Planseite
<tb> dem <SEP> Spiegel <SEP> zuwendet <SEP> und <SEP> die <SEP> in <SEP> ihren <SEP> Ab messungen <SEP> (Durchmesser <SEP> und <SEP> hlittendicke)
<tb> soweit <SEP> v <SEP> erkleinert <SEP> werden <SEP> kann, <SEP> dass <SEP> sie <SEP> gegen
<tb> starke <SEP> Temperaturschwankungen <SEP> merklich
<tb> unempfindlicher <SEP> wird. <SEP> Man <SEP> sieht <SEP> aus <SEP> den <SEP> Bei spielen <SEP> nach <SEP> F <SEP> ig.
<SEP> 3 <SEP> und <SEP> 5, <SEP> dass <SEP> bei <SEP> weiterem
<tb> Hinausrücken <SEP> des <SEP> Kohlenkraters <SEP> aus <SEP> dem
<tb> Brennpunkt <SEP> das <SEP> Verhältnis <SEP> der <SEP> Krümmung
<tb> der <SEP> lichtquellenseitigen <SEP> zu <SEP> derjenigen <SEP> der
<tb> bildseitigen <SEP> Kondensorfläche <SEP> der <SEP> absoluten
<tb> Grösse <SEP> nach <SEP> abgenommen <SEP> hat, <SEP> was <SEP> bei <SEP> der <SEP> Be messung <SEP> derartiger <SEP> Beleuchtungseinrichtun gen <SEP> in <SEP> der <SEP> Regel <SEP> der <SEP> Fall <SEP> ist.
<SEP> Vorzugsweise
<tb> wird <SEP> die <SEP> Bemessung <SEP> so <SEP> vorgenommen, <SEP> dass
<tb> die <SEP> Grössen <SEP> x <SEP> und <SEP> y <SEP> folgender <SEP> Gleichung <SEP> ge nügen
<tb> y=0,25.h.X-225,
<tb> wobei <SEP> K <SEP> einen <SEP> zwischen <SEP> 0,9 <SEP> und <SEP> 1,1 <SEP> liegenden
<tb> Toleranzfaktor <SEP> bedeutet. <SEP> Die <SEP> Grössen <SEP> x <SEP> und <SEP> g
<tb> der <SEP> Beispiele <SEP> 2 <SEP> und <SEP> 3 <SEP> genügen <SEP> dieser <SEP> Bezie hung.