<B>Zusatzpatent</B> zum Hauptpatent Nr. 285191. Beleuchtungsvorrichtung für die Projektion von Farbfilm. Gegenstand des Hauptpatentes ist. eine Beleuchtungsvorrichtung für die Projektion von Linsenrasterfarbfilm, welche gekennzeich net ist durch einen aus mindestens zwei Re flexionsfiltern mit verschiedener spektraler Durchlass-Reflexionscharakteristik und min destens einer weiteren spiegelnden Fläche be stehenden Filtersatzes, bei welchem die op tisch wirksamen Flächen der einzelnen Re flexionsfilter sich hintereinander im Strahlen gang zwischen Lichtquelle und Film befinden,
so dass das von der Lichtquelle erzeugte weisse Licht praktisch ohne Verluste spektral und geometrisch optisch in die verschiedenfarbigen Bündel aufgespalten wird, die zur Beleuch tung der schwarz-weiss registrierten Farbaus züge auf dem Film dienen, wodurch .die In tensitätsverteilung über die Querschnitte der farbigen Bündel zwangsweise identisch wird und sich eine bezüglich der Farbverteilung stabile und zeitlich konstante Ausleuchtun des Bildschirmes ergibt, und bei welchem die zusätzlichen spiegelnden Flächen je einem Re flexionsfilter zugeordnet sind und die so er zeugten farbigen Bündel gegen- den zu be leuchtenden Film hin ablenken.
Im Hauptpatent sind weiterhin zwei ver schiedene Ausführungsformen des in einer solchen Beleuchtungsvorrichtung verwendeten Reflexionsfiltersatzes beschrieben. Der eine Filtersatz ist gekennzeichnet durch mehrere angenähert. parallele, zur Lichteinfallsrichtung geneigte Reflexionsfilter und durch einen zu den Filtern angenähert parallelen Spiegel; der zweite Filtersatz besteht aus zwei gekreuzten, zur Einfallsrichtung des weissen Bündels ge neigten Reflexionsfiltern und zwei Spiegeln. Die Spiegel dienen in beiden Fällen dazu, die verschiedenen von den Reflexionsfiltern er zeugten, farbigen Bündel gegen das Bildfen ster zu richten.
Gemäss vorliegender Erfindung gelangt in einer Beleuchtungsvorrichtung gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes ein Re flexionsfiltersatz zur Verwendung, welcher ge kennzeichnet ist durch mindestens zwei nach einander im Strahlengang angeordnete und in entgegengesetzter Richtung um den glei chen Winkel gegen .die Lichteinfallsrichtung geneigte Reflexionsfilter und durch minde stens zwei Umlenkspiegel,
wobei jeder Um- lenkspieuel einem der Reflexionsfilter zuge ordnet ist und die von dem Reflexionsfilter erzeugten verschiedenfarbigen Bündel gegen das Filmfenster richtet.
Die Erfindung soll an Hand der in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert werden. In den Figuren stellt.: Fig. 1 schematisch in perspektivischer Dar stellung einen Reflexionsfiltersatz zur Projek tion von Linsenrasterfarbfilm dar.
Fig. 2 zeigt einen Fünfzonenfiltersatz sche matisch im Schnitt., und Fig. 3 schematisch im Schnitt eine Va riante der Anordnung der Fig.2.
Fig.4 stellt schematisch im Schnitt einen Fünfzonenfilter dar. Der in Fig. 1 dargestellte R.eflexionsfilter- satz besteht aus zwei hintereinander im Strah lengang angeordneten Reflexionsfiltern 1 und 2, welche gegen die Richtung des einfallenden Lichtes 3 in entgegengesetzter Richtung um gleich grosse Winkel 4 und 5 geneigt sind. Zwei Spiegel 6 und 7 dienen dazu, die von den beiden Filtern 1 und 2. reflektierten Licht bündel verschiedener Farbe so zu reflektieren, dass sie mit dem durch beide Reflexionsfilter ohne Ablenkung hindurchtretenden farbigen Bündel wiederum parallel verlaufen..
Das bei 3 eintretende weisse Lichtbündel, welches beispielsweise den Querschnitt 10 auf weisen möge, wird durch die aufeinanderfol- genden Reflexionsfilter spektral und geome trisch optisch in drei nebeneinanderliegende verschiedenfarbige Lichtbündel 11, 1? und 13 aufgespalten, wobei durch passende Wahl der Reflexionsdurehlasscharakteristik der einzel nen Filter beispielsweise die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erhalten werden. Es wird also einerseits der durch den Querschnitt 10 hindurchtretende Lichtstrom zur Gänze in drei Lichtströme der entsprechenden spektra len Teilgebiete aufgespalten.
Diese drei Teil lichtströme sind insofern miteinander geome- tTisch-optisch identisch als sie sich alle von dem gleichen Gesamtquerschnitt des weissen Bündels herleiten. Die farbigen Teillicht bündel besitzen somit. eine gleiche Ursprungs pupille und zeigen in den Querschnitten, die gleichen optischen Abstand von dieser Pu pille aufweisen, jeweils eine identische Ver teilung der relativen Lichtintensität. Dadurch werden, wie im Hauptpatent ausgeführt, einerseits grundsätzlich die bei der Verwen dung von Absorptionsfiltern auftretenden Lichtverluste vermieden, und anderseits wird eine Homogenität der Bildschirmausleuch- tung sichergestellt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist angenommen, dass das bei 3 eintretende Bündel telezent.risch ist, das heisst, dass sieh die Lichtquelle (mindestens virtuell) im Unend lichen befindet., so dass alle Hauptstrahlen des Bündels parallel sind,. Die Verwendung eines telezentrischen Strahlenganges innerhalb des Reflexionsfiltersatzes ist. grundsätzlich nicht erforderlich, bringt aber gewisse Vor teile mit sich, wie dies im Hauptpatent dar gelegt, ist. Dort sind gleichzeitig die zur Er zielung eines telezentrischen Strahlenganges erforderlichen Mittel aufgeführt.
Die Durchlass- -Lund Reflexionscharakte ristik der einzelnen Reflexionsfilter wird nun entsprechend der gewünschten Reihenfolge der Farben in den nebeneinanderliegenden Lichtbündeln 11, 1'' und 13 gewählt. Benötigt man beispielsweise die in Fig. 1 gezeigte Rei henfolge, also (von oben nach unten) Rot, Blau und Grün, so muss das Filter 1 Rot re flektieren, Blau und Grün dagegen durch lassen. Das Filter ? muss Grün reflektieren und Blau durchlassen.
Als Umlenkspiegel 6, 7 können gewöhnliche Spiegel verwendet werden oder aber Spiegel mit. selektiver Reflexion. Wie im Hauptpatent bereits angegeben, besteht in diesem Falle die Möglichkeit, die infrarote -@\ äimiestrahlung aus dem Niitzstrahleiigang zu eliminieren, im vorliegenden Falle beispielsweise dadurch, dass der Umlenkspiegel 7 Rot reflektiert, die infra rote Strahlung dagegen durehlässt.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besitzt im Falle der gezeigten Reihenfolge der drei Farben den Vorteil, dass das rote und grüne Bündel in gleichen Quer:sehnittsebenen des austretenden Gesamtbündels optisch gleiche Weglängen aufweisen. Dies ist bekanntlich er forderlich zur Sicherstellung einer befriedi genden, zeitlich stabilen Ausleuchtung des Bildschirmes,
so da.ss bei einer solchen Anord nung zusätzliche Mittel zum Ausgleich der verschiedenen optischen Weglängen entweder nur noch im. mittleren (blauen) Bündel erfor derlich sind :oder überhaupt weggelassen wer den können.
Wie im Hauptpatent ausgeführt wird, ge stattet die Verwendung eines solchen zwischen Lichtquelle und Film angeordneten Refle- xionsfiltersatzes grundsätzlich eine verlustlose Zerlegung des weissen Lichtes in die bei der Projektion von Linsenrasterfilm benötigten, verschiedenfarbigen Bündel.
Weitere bei der Projektion ausserhalb des Filtersatzes auftre- tende Lichtverloste können vermieden werden dureh die Verwendung von Doppelrasterfilm, da bei diesem. bestimmte optische Effekte nicht auftreten, welche bei der Verwendung von einseitig gerastertem Film den Lichtwir kungsgrad der Projektion in unerwünschter Weise herabsetzen. Es ist aber selbstverständ- lieh, die Verwendung eines Reflexionsfilter satzes auch bei der Projektion von Einfach rasterfilm möglich, wobei dann die damit ver knüpften Lichtverluste in Kauf genommen werden.
Ausserdem besteht beim Einfa.ch- rasterfilm bekanntlich die Gefahr des Ent stehens von Farbdominanten, wenn Projek tionsobjektive verwendet werden, welche nicht abschattung;sfrei sind.
Im allgemeinen macht man die Neigung der Reflexionsfilter. gegen dass einfallende Licht, das heisst. also die Winkel 4 und 5 der Fis. 1 angenähert, aber höchstens gleich 45 , wobei insbesondere auf die sogenannte Brews- ter-Bedingung Rücksicht, zu nehmen ist. Diese besagt, dass der Winkel zwischen den von der Reflexionsfilterfläche reflektierten und den durch sie durchtretenden Strahlen nicht 90 betragen soll, da sonst störende Polarisations- erseheinungen-auftreten können.
Der in Fig. 1 gezeigte Filtersatz stellt ein Farbfilter mit drei Zonen dar, welche bei spielsweise die Farben Rot, Blau und Grün erzeugen. Es sind auch Projektionssysteme für Linsenrasterfarbfilm mit mehr als drei Zonen bekanntgeworden, obwohl nach wie vor .nur drei Grundfarben verwendet werden. In einem solchen hTehrfachzonenfilter sind also mehrere Zonen in der gleichen Farbe vorhanden.
Fig. 2 zeigt beispielsweise schematisch einen Fünfzonenfiltersatz. Wie aus Fig. 2 her vorgeht, wird das mit der Richtung 20 einfal lende weisse Lichtbündel 21 in fünf einzelne Bündel 23, 24, 25, 26 und 27 zerlegt, welche der Reihe nach beispielsweise die Farben Blau, Grün, Rot, Grün und Blau aufweisen sollen.
Zu diesem Zweck sind vier Reflexions filter 28, 29, 30 und 31 im Strahlengang ange ordnet, welche jeweils paarweise - und zwar 28, 29 und 30, 31 - hintereinander im Strah lengang liegen, und wiederum paarweise - diesmal 28, 30 und 29, 31 - in gemeinsamer Ebene liegen, welche in entgegengesetzter Richtung um den gleichen Winkel gegen die Liehteinfallsrichtung geneigt sind. Das von diesen Reflexionsfiltern reflektierte Licht. fällt auf zwei Ablenkspiegel 32 und 33 und wird durch diese wiederum angenähert parallel zu dem durch beide Reflexionsfilterpaare hin durchtretende Licht reflektiert..
Will man die in Fig.2 gezeigte Reihen folge der Farben in den nebeneinanderliegen- den Bündeln erreichen, so müssen die Filter 28 und 31 Blau reflektieren, Rot und Grün jedoch durchlassen, das Filter 29 muss Grün reflektieren und Rot durchlassen, während hinsichtlich seines Verhaltens für blaues Licht keine Vorschrift besteht, da dieses aus dem auftreffenden Lichtbündel bereits durch das Filter 28 ausgeschieden wurde. Das Filter 30 hingegen darf nur Grün reflektieren und muss Blau und Rot durchlassen.
Entsprechend der im Hauptpatent gegebenen Definition haben die Filter 28, 29 und 31 den Charakter eines Tiefpasses, während das Filter 30 wie eine Bandsperre wirkt.
Ein- Vergleich der Anordnungen der Fis. 1 und 2 zeigt, dass das Fünfzonenfilter der Fig.2 aus dem Dreizonenfilter der Fig.1 hervorgeht, wenn man die beiden Filter 1 und der erstgenannten Anordnung je in zwei Teilfilter aufteilt, wobei die Trennkante zwi schen beiden Teilfiltern senkrecht auf der Zeichnungsebene der Fig. 2 steht.
Eine Anordnung gemäss Fig. 2 eignet sich also ganz besonders, wenn abwechslungsweise ein Drei- und. ein Fünfzonenfilter erwünscht ist, für den Fall, dass auf ein und demselben Projektor die entsprechenden zwei Typen von Rasterfilm abwechselnd projiziert werden sol len. Der Übergang, beispielsweise von einem Fünfzonenfilter zu einem Dreizonenfilter, er folgt dann einfach durch das Auswechseln der Filter 28-30 gegen ein Filter 1 und der Filter 29-31 gegen ein Filter 2, Da es ohne wei teres möglich ist, die Filter 28-30 bzw.
29-31 auf einer gemeinsamen Tragplatte an zuordnen, was zum Beispiel durch- ein ent sprechend -zonenweises Bedampfen dieser Tragplatte erfolgen kann, so ist für den Übergang lediglich das Auswechseln zweier Filterplatten gegen zwei andere erforderlich. Da die Lage der Platten innerhalb des Fil- tersatzes in beiden Fällen übereinstimmt, kann das Auswechseln unter Verwendung von Füh rungen erfolgen, welche am Gehäuse des Fil tersatzes befestigt sind und die vor,-eschrie- bene Lage der Platten sicherstellen, während gleichzeitig die ortsfesten Ablenkspiegel 6 und 7 bzw. 3-2, 33 fest mit dem Gehäuse ver bunden sind.
Es ist selbstverständlich möglich, durch eine entsprechende Wahl der Durchlass- und Reflexionscharakteristik der einzelnen Filter flächen eine andere Reihenfolge der Farben in den drei bzw. fünf nebeneinanderliegenden Bündeln zu erreichen. Wählt man die in Fig. gezeigte Reihenfolge, so ergibt sich für die blauen und grünen Lichtbündel eine gleich grosse Verlängerung der optischen Weglänge, da in dieser Anordnung analog zu der Fig. 1 die zusätzliche Weglänge für alle von den Reflexionsfiltern abgelenkten Bündel gleich gross ist.
Es muss also eine gegebenenfalls not wendige optische Verlängerung nur im mitt leren Lichtbündel vorgenommen werden.
Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig.3 eine Variante des in Fig.2 gezeigten F'ünfzonenfiltersatzes gezeigt. Bei diesem lie gen die vier Reflexionsfilter 40, 41, 42 und 43 nicht paarweise in gemeinsamen Ebenen. Dementsprechend sind auch an Stelle der bis her verwendeten zwei Ablenkspiegel vier Ab lenkspiegel 44, 45, 46 und 47 notwendig, die jeweils einzeln einem Reflexionsfilter zugeord net sind. Es wird also wiederum das mit der Richtung 50 einfallende weisse Lichtbündel 51 in fünf nebeneinanderliegende Bündel 52, 53, 54, 55 und 56 aufgeteilt.
Durch die vier Ab lenkspiegel werden die von den Reflexions filtern reflektierten, farbigen Lichtbündel wiederum angenähert parallel zu dem durch die Reflexionsfilter hindurchtretenden Bün del reflektiert.
Auch bei der Anordnung der Fig. 3 weisen alle vier durch die Reflexionsfilter abgelenk ten Lichtbündel gleiche Weglänge auf, die Anordnung der Fig. 3 besitzt aber gegenüber der Anordnung der Fig. 2 den Vorteil, dass alle vier Reflexionsfilter als Tiefpässe aus gebildet werden können.. Dies bedeutet eine Vereinfachung der Herstellung, da bekannt lich Reflexionsfilter mit Tiefpasscharakteristik die geringsten Herstellungsschwierigkeiten be reiten.
Eine genaue Betrachtung der Fig. 3 zeigt, dass man sich ein solches Fünfzonenfilter als durch die Kombination von zwei Drei fachzonenfiltern gemäss der Fig. 1 entstanden denken kann, wobei die eintretenden, weissen Teillichtbündel nübeneinanderliegen, während die zwei austretenden dreifarbigen Lichtbün- delgruppen verschachtelt sind.
Beispielsweise bildet der aus den Filtern 40 und 41 beste hende Teilfiltersatz das obere blaue und das untere grüne Lichtbündel, während der aus den Filtern 42 und 43 bestehende Teilfilter- satz das obere grüne und das untere blaue Lichtbündel erzeugt. Durch entsprechende Anordnung der vier Ablenkspiegel werden die austretenden Lichtbündel nun so ver schachtelt, dass das durch beide Dreifaehfilter durchtretende rote Lieht die mittlere Zone des Fünfzonenfilters bildet.
Es leuchtet ein, dass es möglich ist, Filter sätze, sei es als Dreizonenfilter, sei es als Fünf zonenfilter oder mit, einer beliebigen andern Zahl von Zonen und einer beliebigen Reihen folge der drei Teilfarben durch die entspre chende Kombination des in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiels herzustellen.
Dazu eignen sich ferner besonders alle die Filteranordnungen, bei welchen die Eintritts richtung des weissen Lichtbündels parallel zur Austrittsrichtung der farbigen Lichtbündel ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines auf diese Weise abgeleiteten Fünfzonenfilters ist in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem sind vier Re flexionsfilter 80, 81, 82 und 83 jeweils paar weise nacheinander im Strahlengang angeord net, wobei ihre Flächen paarweise um den gleichen Winkel gegen die Lichteinfallsrich- tung geneigt sind.
Zwei Ablenkspiegel 84 und 85 dienen dazu, die beiden äussern austretenden farbigen Lieht'bündel so ab- zulenken, dass alle verschiedenfarbigen Liehtbündel 86, 87, 88, 89, 90 und 91 wiederum parallel zur Richtung 92 des eintretenden weissen Lichtbündels 93 sind. Auch diesen Fünfzonenfiltersatz kann man sich durch Nabeneinanderlegen von zwei Par allelfiltersätzen entstanden denken, wie dies im Hauptpatent beschrieben wird.
Es ist natürlich für bestimmte Anwen dungsfälle möglich, durch Verwendung von passend angeordneten Ablenkelementen die Richtung der aus dem Filtersatz austretenden verschiedenfarbigen Bündel um einen belie bigen Winkel gegen die Richtung des ein tretenden weissen Lichtes zu neigen. Stets wirken dabei die Ablenkspiegel so mit den Reflexionsfiltern zusammen, dass die erzeug ten verschiedenfarbigen Bündel gegen das Filmfenster gerichtet sind und den in diesem befindlichen Linsenrasterfilm in der vorge- sehriebenen Weise beleuchten.