Beleuchtungseinrichtung für Bildwerfer. Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungs- einriehtung für Bildwerfer, insbesondere tragbare Laufbildwerfer mit Hochleistungs- Bogenlampe für Beck-Lffekt, mit einer Lichtquelle und einer diese in der Nähe des Bildfensters abbildenden optischen Einrich- tung. Bei Bildwerfern mit Bogenlampe und Hohlspiegel wird in der Regel ein vergrö ssertes Bild des Kraters der positiven Kohle zur Ausleuchtung des Bildfensters benützt.
Die Beleuchtungsoptik isi dabei so ausgebil det, dass der am Bildfenster entstehende Lichtkreis des vergrösserten Kraterbildes so gross ist, wie es für die erforderliche Bild ausleuchtung notwendig ist. Dies hat. zur Folge, dass in der Verbindung mit der ein mal vorgesehenen Beleuchtungsoptik nur Kohlen bis zu einem bestimmten Mindest durchmesser verwendet werden können. Koh len mit geringerem Durchmesser würden ein zu kleines Kraterbild am Bildfenster erge ben. Man müsste für solche Kohlen eine andere Beleuchtungsoptik entwerfen.
Diese müsste jedoch bei Hochleistungskohlen für Beek-Effekt mit dem kleinsten gebräuch lichen Durchmesser einen untragbar grossen Abstand zwischen Spiegelscheitel und Bild fenster erhalten, da, um den Spiegel vor Be schädigungen zu schützen, ein bestimmter Mindestabstand zwischen Spiegel und Krater einzuhalten ist. Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, die Verwendung von Kohlen geringeren Durchmessers dadurch zu ermöglichen, dass zwischen Spiegel und Bildfenster eine ein fache Zerstreuungslinse eingeschaltet wird, die ein vergrössertes Bild des Kraters in der Nähe des Bildfensters erzeugt..
Diese Linse muss aber, wenn bestmögliche Lichtausbeute erzielt. werden soll; dem jeweiligen Kohlen durchmesser angepasst werden.
Das Bedürfnis, Kohlen geringeren Durch messers verwenden zu können, wurde beson . ders durch die Einführung der Hochlei- stungskohlen für Beck-Effekt geweckt. Diese Kohlen liefern das für die Wiedergabe von Farbfilmen sehr erwünschte weisse Licht, er- iordern jedoch höhere spezifische Strom stärke als Reinkohle, so dass bei gegebener Stromstärke Kohlen. geringeren Durchmessers als beim Betrieb mit Reinkohle verwendet werden müssen.
Die Wiedergabe von Farbfilmen ist je doch sehr empfindlich gegen Farbflecken des Lichtes. Solche Farbflecken traten nun aber bei Hochleistungskohlen dann leicht auf. wenn der Krater sich nicht in der Mitte des Kohlenquerschnittes bildet, ober bei Ver schiebungen des Kraters in Richtung der Kohlenachse infolge eines,dein Abbrand der Kohlen nicht, genau angepassten Kohlennach schubes.
Die Einführung der Hochleistungskohle brachte min also die beiden Forderungen mit sich, Kohlen geringeren Durchmessers ver wenden zu können und Farbflecken des Lich tes zu vermeiden, ohne dabei an die Genauig keit des Kraterortes allzu grosse Anforderun gen zu stellen. Die erste Forderung kann durch die oben beschriebene Vergrösserung des Kraterbildes erfüllt werden, wobei aber zu beachten ist, dass die Beleuchtungsoptik, inu oben beschriebenen Falle also die Zer streuungslinse, dem jeweiligen Kohlendurch messer angepasst sein muss.
Dies hätte bei Anwendung in tragbaren Bildwerfern den Nachteil, dass für die verschiedenen Kohlen durchmesser entsprechende Zerstreuungslin sen mitgeführt werden müssten, sofern gute Lichtausbeute in jedem Falle erzielt werden soll. Die zweite Forderung wird aber durch die Verwendung einer einfachen Zerstreu utngslinse nicht in der erwünsehten Weise befriedigt.
Als Lösung zur Erfüllung beider Forde rungen ist. nun bekannt, in den Strahlen gang mvischen der Lichtquelle und dem Bild fenster zwei je aus einer Vielzahl von Ele mentarlinsen bestehende Linsenrasterplatten anzuordnen. Diese Linsenrasterplatten haben jedoch einen nicht unbedeutend geringeren Wirkungsgrad als Einzellinsen, da insbeson dere an den Berührungskanten der Elemen tarlinsen Lichtverluste auftreten.
Demgegenüber liegt nun der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, mft einem optischen Element, dessen Wirkungsgrad gleich dem gewöhnlicher Linsen ist, die oben erläuterten Forderungen zu erfüllen. Dabei sollte auch die Anwendung in tragbaren Bildwerfern, deren Bogenlampen also mit Kohlen verschie denen Durchmessers betrieben werden müs sen, ohne Änderung der Beleuchtungsoptik und bei bestmöglicher Lichtausbeute gewähr leistet sein.
Die Lösung dieser Aufgabe er folgt gemäss der Erfindung dadurch, da.ss im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Bildfenster eine Zerstreuungslinse ange ordnet ist, die ausser einer innern scheiben förmigen Zone noch mindestens zwei ring förmige Zonen mit anderer Brennweite be sitzt und dadurch mindestens drei reelle Bil.. der der Lichtquelle erzeugt, die in i Sinne der Lichtrichtung mindestens annähernd symme trisch vor und hinter dem Bildfenster verteilt sind, wobei die Brennweiten und die äussern Durchmesser der Zonen so gewählt.
sind, dal die Strahlenbündel der einzelnen Zonen in der Bildfensterebene mindestens annähernd denselben Querschnitt besitzen.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstan des der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Abb. 1 zeigt den Strahlengang durch eine Bogenlampe mit Ilohlspiegel, Abb. ? einen Querschnitt durch das Strah lenbündel in der Bildfensterebene.
Der Hohlspiegel 1 der Bogenlampe ent wirft von dem als Lichtquelle dienenden Kra ter 2 ein vergrössertes Bild 3, das im Sinne der Lichtrichtung vor dem. Bildfenster 4 ent steht. In dem Strahlenomug zwischen der Lichtquelle und dem Bildfenster ist eine Zer streuungslinse 5 angeordnet. Diese besitzt eine innere scheibenförmige Zone 6 und zwei ringförmige Zonen 7 bzw. n, deren Brenn i weiten unter sich und auch gegenüber der innern Zone verschieden sind, und zwar be sitzt die innere Zone 6 die kürzeste und die äusserste Zone 8 die längste Brennweite.
Die drei Zonen 6, 7 und 8 der Zerstreuungslinse erzeugen drei reelle Bilder 12, 11, 10 der Lichtquelle, die im Sinne der Lichtrichtun annähernd symmetrisch vor und hinter den] Bildfenster verteilt sind, das heisst die beiden Bilder 10 und 72 besitzen annähernd den gleichen Abstand vom Bildfenster, während das Bild 11 dem Bildfenster benachbart ist.
Im Bildfenster selbst. entsteht keine seharfe Abbildung der Lichtquelle. Dadurch werden die blauen, von der Gasfahne, und die gel ben, von dem glühenden Teil der positiven Kohle herrührenden farbigen Strählen durch Überlagerung der farbigen und weissen Bil der miteinander gemischt. Das Ergebnis dieser Mischung ist. ein weisser Lichtfleck in der Bildfensterebene.
Es treten deshalb bei einer Längs- oder Querwanderung des brennenden Kraters keine farhic-en Zonen auf der Bildwand auf. Ledig- lieh die Helligkeit des Bildes wird verändert. Nur bei sehr starken Kraterverschiebungen, die bei ordnungsgemässer Bedienung der Bogenlampe nicht vorkommen, tritt eine Ver färbung des ganzen Bildes ein. Es entstehen aber auch in\ diesem Fall weder Farbzonen noch irgendwelche Farbfleeken.
Die Aussendurchmesser und Brennweiten der verschiedenen Zonen der Zerstreuungs linse sind so gewählt, dass die die drei Kra terbilder entwerfenden Strahlenbündel beim Durehtritt durch das Bildfenster etwa glei- ehen Querschnitt haben.
Der Querschnitt des Strahlenbündels in der Bildfensterebene ändert sich nun aber bei Änderungen des Kohlen- und damit. des Kraterdurchmessers nicht verhältnisgleich zum Kraterdurchmesser, sondern in wesent lich geringerem ;Masse. Deshalb muss auch bei den praktisch vorkommenden Änderungen des Kohlendurchmessers keine Änderung der Be- leuehtungsoptik der Lampe vorgenommen werden, und es wird trotzdem in jedem Falle eine gute Liehtausbeute erzielt.
Zur Anpassung des Lichtbündelquer- selrnittes im Bildfenster an die rechteckige Forn i des Bildfensters besitzt. die Zerstreu ungslinse 5 auf ihrer der Lichtquelle zuge wandten Seite 14 einen Zylindersehlift, dessen Achse parallel zri den langen Seiten des Bildfensters verläuft.. Dadurch wird der Lichtbündelquersehnitt abgeflaeht und eine noch günstigere Lichtausbeute erzielt..
Die Unempfindlichkeit. der beschriebenen Beleuelrtungseinrichtung gegenüber Krater versehiebungen ermöglicht, einen einfachen Aufbau der Spiegelbogenlampe bezüglieh ihrer Einrichtungen für die Einstellung des richtigen Kraterortes und für den Nachschub der Kohlen.
Ein nicht zu unterschätzender Vorteil d.er beschriebenen Zerstreuungslinse, z. B. gegen- über den oben erwähnten bekannten Linsen- rasterplatten, besteht. darin, da.ss die Herstel lung der Zerstreuungslinse sehr einfach. ist. Dadurch ist ein leichtes Anpassen der Zer- streuungslinse an die verschiedenen Bildwer- fergerUt:e möglich. Die Zonen der Zerstreuungslinse können sowohl scharf abgegrenzt sein als auch in einander übergehen.
Die Brennweiten der einzelnen Zonen können von der innern Zone nach dem Rand der Linse zu- oder abnehmen oder sie können auch wechselweise zu- und abnehmen.
Die Zahl der ringförmigen Zonen ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch höher sein. Die Wirkung der Linse wird da durch verbessert, die Herstellung allerdings etwas teurer.
Die annähernd symmetrische Verteilung der Lichtquellenbilder sieht dabei so aus, dass die äussersten Bilder etwa symmetrisch zum Bildfenster liegen und die Bilder zur Hälfte vor und hinter dem Bildfenster verteilt sind. Ist die Zahl. der Bilder ungerade, so liegt eines der Bilder in der Nähe des Bild fensters.
Wenn die Linse mit einem Zylinderschliff versehen ist, so liegen die zusammenfallenden optischen Achsen der Zonen zweckmässig irr der sagitalen Mittelebene dieses Zylinder schliffes.
Lighting device for projector. The invention relates to a lighting device for image projectors, in particular portable moving image projectors with a high-performance arc lamp for Beck-Lffekt, with a light source and an optical device imaging this in the vicinity of the image window. In the case of projectors with arc lamps and concave mirrors, an enlarged image of the crater of the positive carbon is usually used to illuminate the image window.
The lighting optics are designed in such a way that the light circle of the enlarged crater image created at the image window is as large as is necessary for the required image illumination. This has. As a result, in connection with the illumination optics provided once, only carbon brushes up to a certain minimum diameter can be used. Coals with a smaller diameter would result in an image that is too small in the image window. One would have to design different lighting optics for such coals.
However, with high-performance carbons for the Beek effect with the smallest common diameter, this would have to have an unacceptably large distance between the mirror vertex and the picture window, as a certain minimum distance between the mirror and the crater must be maintained in order to protect the mirror from damage. It has therefore already been proposed to enable the use of carbon with a smaller diameter by inserting a simple diverging lens between the mirror and the image window, which produces an enlarged image of the crater in the vicinity of the image window.
This lens must, however, if the best possible light output is achieved. shall be; be adapted to the respective carbon diameter.
The need to be able to use coals with smaller diameters became particular. This was awakened by the introduction of high-performance carbons for Beck-Effekt. These coals provide the white light that is very desirable for the reproduction of color films, but require a higher specific current strength than pure coals, so that coals for a given current strength. smaller diameter than when operating with pure coal must be used.
The reproduction of color films is, however, very sensitive to colored spots of light. Such spots of color now easily appeared with high-performance carbons. if the crater does not form in the middle of the coal cross-section, or if the crater is displaced in the direction of the coal axis as a result of a coal feed that is not precisely adjusted when the coals are not burned off.
The introduction of high-performance coal therefore brought with it the two requirements of being able to use coal with a smaller diameter and avoiding colored spots in the light without placing too great demands on the accuracy of the crater location. The first requirement can be met by the above-described enlargement of the crater image, whereby it should be noted, however, that the illumination optics, in the case described above, i.e. the scattering lens, must be adapted to the respective carbon diameter.
When used in portable projectors, this would have the disadvantage that corresponding dispersing lenses would have to be carried along for the different coal diameters, provided that a good light yield is to be achieved in every case. The second requirement, however, is not satisfied in the desired way by using a simple diverging lens.
As a solution to meet both requirements is. now known to mix in the beam gear of the light source and the image window two each of a variety of Ele mentarlinsen existing lenticular panels to be arranged. However, these lenticular panels have a not insignificantly lower efficiency than individual lenses, since in particular tarlinsen light losses occur at the contact edges of the Elemen.
In contrast, the invention is now based on the object of meeting the requirements explained above with an optical element whose efficiency is equal to that of ordinary lenses. Use in portable projectors, the arc lamps of which must be operated with coals of different diameters, should also be guaranteed without changing the lighting optics and with the best possible light output.
This object is achieved according to the invention in that a diverging lens is arranged in the beam path between the light source and the image window, which apart from an inner disc-shaped zone also has at least two ring-shaped zones with a different focal length and thus at least three Real images generated by the light source, which are distributed at least approximately symmetrically in front of and behind the picture window in the sense of the light direction, the focal lengths and the outer diameter of the zones being selected in this way.
are, since the bundles of rays of the individual zones in the image window plane have at least approximately the same cross section.
An embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
Fig. 1 shows the beam path through an arc lamp with an Ilhl mirror, Fig. a cross section through the strah lenbündel in the picture window plane.
The concave mirror 1 of the arc lamp ent throws from serving as a light source Kra ter 2 an enlarged image 3, which in the sense of the light direction before. Image window 4 is created. A diffusing lens 5 is arranged in the radiation omug between the light source and the image window. This has an inner disc-shaped zone 6 and two annular zones 7 and n, the focal i widths below and also with respect to the inner zone are different, namely the inner zone 6 is the shortest and the outermost zone 8 the longest focal length.
The three zones 6, 7 and 8 of the diverging lens produce three real images 12, 11, 10 of the light source, which are distributed approximately symmetrically in front of and behind the image window in terms of the light direction, that is, the two images 10 and 72 have approximately the same Distance from the image window while image 11 is adjacent to the image window.
In the image window itself, there is no clear image of the light source. As a result, the blue, from the gas plume, and the yellow, colored rays from the glowing part of the positive charcoal are mixed together by superimposing the colored and white images. The result of this mix is. a white spot of light in the plane of the picture window.
There are therefore no farhic zones on the screen during a longitudinal or transverse migration of the burning crater. Only the brightness of the image is changed. Only in the case of very strong crater displacements, which do not occur with proper operation of the arc lamp, does a discoloration of the entire image occur. In this case, too, neither color zones nor any color flecks arise.
The outside diameter and focal lengths of the different zones of the diverging lens are selected so that the bundles of rays forming the three krasterimages have approximately the same cross-section when they pass through the image window.
The cross-section of the bundle of rays in the picture window plane changes with changes in the carbon and thus. the diameter of the crater is not in proportion to the diameter of the crater, but to a considerably smaller extent. Therefore, even with the practically occurring changes in the carbon diameter, there is no need to change the lighting optics of the lamp, and a good light yield is nevertheless achieved in every case.
To adapt the light beam cross section in the picture window to the rectangular shape of the picture window. the diverging lens 5 on its side 14 facing the light source has a cylinder lift, the axis of which runs parallel to the long sides of the picture window .. As a result, the light beam cross-section is flattened and an even more favorable light yield is achieved ..
The insensitivity. the described Beleuelrtungseinrichtung against crater displacement allows a simple structure of the mirror arc lamp with respect to their facilities for setting the correct crater location and for the supply of coals.
A not to be underestimated advantage of the described diverging lens, e.g. B. compared to the known lenticular lens plates mentioned above. in that the production of the diverging lens is very simple. is. This enables the diverging lens to be easily adapted to the various projector devices. The zones of the divergent lens can be sharply delimited or merge into one another.
The focal lengths of the individual zones can increase or decrease from the inner zone towards the edge of the lens or they can also increase and decrease alternately.
The number of the ring-shaped zones is not limited to two, but can be higher. The effect of the lens is improved, but the production is somewhat more expensive.
The approximately symmetrical distribution of the light source images is such that the outermost images are approximately symmetrical to the image window and half of the images are distributed in front of and half behind the image window. Is the number. If the number of images is odd, one of the images is located near the image window.
If the lens is provided with a cylindrical cut, the coincident optical axes of the zones are expediently in the sagital center plane of this cylindrical cut.