Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 418 672 Diaprojektor Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Diaprojektor, bei dem zur Scharfeinstellung ein optisches Element vor gesehen ist, das zur Änderung des optischen Abstandes zwischen dem Diapositiv und dem abbildenden opti schen System dient, wobei zur automatischen Aufrecht erhaltung der Scharfeinstellung ein Musterbild auf das im Projektor gehaltene Diapositiv geworfen und das vom Diapositiv zurückgeworfene reelle Bild dieses Mu sterbildes einer auf die jeweilige Lage dieses reellen Bildes ansprechenden, strahlungsempfindlichen Vorrich tung zugeleitet wird,
die bei einer Wölbung oder Ver schiebung des Diapositivs längs der optischen Achse des Projektors und der damit verbundenen Verschie bung des zurückgeworfenen Bildes gegenüber der strah lungsempfindlichen Vorrichtung über eine in Abhängig keit von der Abweichung der Lage des zurückgeworfe nen Bildes von der Normallage gesteuerte Verstellein- richtung den optischen Abstand zwischen dem Diaposi tiv und dem abbildenden optischen System derart ändert, dass die Scharfeinstellung des projizierten Bildes wieder hergestellt bzw. beibehalten wird.
Zur automatischen Aufrechterhaltung der Scharf einstellung wird im Hauptpatent vorgeschlagen, einen mit dem zur Scharfeinstellung des Projektionsbildes die nenden optischen Element mechanisch in Wirkverbin dung stehenden, optisch wirksamen Teil im Strahlen gang des Musterbildes bei Lageänderung des optischen Elementes im Zuge der Scharfeinstellung derart zu be wegen, dass bei Wiederherstellung der Scharfeinstellung die strahlungsempfindliche Vorrichtung ein die Ver- stelleinrichtung für das als Projektionsobjektiv ausge bildete optische Element stillsetzendes Signal abgibt.
Durch diese Massnahme ist es möglich, eine auto matische Scharfeinstellung ohne Verschiebung der Dia positiv-Halterung und somit des Diapositivs zu errei chen.
Bei der vorliegenden Zusatzerfindung werden andere Mittel zum automatischen Aufrechterhalten der Scharf einstellung vorgeschlagen. Der erfindungsgemässe Dia projektor ist gekennzeichnet durch eine solche Ausbil- dung, dass die Korrektur des optischen Abstandes zwi schen dem abbildenden optischen System und dem Dia positiv ohne Lageänderung des abbildenden optischen Systems durch Änderung der Eigenschaften dies Licht weges zwischen dem abbildenden optischen System und dem Diapositiv erfolgt.
Eine M3glichkeit zur Veränderung der optischen Eigenschaften des Lichtweges zwischen dem als abbil dendes optisches System zu bezeichnenden Projektions objektiv und dem Diapositiv ist gegeben, wenn zwischen diesen beiden Elementen eine als optisches Element bezeichnete Linse längs der optischen Achse des Projek- tors verschiebbar angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann das optische Element als Prisma ausgebildet werden, das dann senkrecht zur optischen Achse verschoben wird.
Mehrere Ausführungsbeispiele des Projektors sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei sind die zum Verständnis der Zusatzerfindung wesentlichen Teile wie dergegeben, während die bereits im Hauptpatent be- schrieben: n Merkmale, insbesondere die Ausgestaltung der elektrischen Schaltungsanordnung und der von die ser beeinflusste Motor zum Verstellen der den optischen Abstand zwischen Projektionsobjektiv und Diapositiv beeinflussenden Mittel, nur schematisch angedeutet sind:
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sendet die mit einem Reflektor la versehene Projektionslampe 1 ihr Licht in Richtung der optischen Achse 31 des Pro- jektors aus. Der Einfachheit halber soll der Glühfaden der Projektionslampe 1 als punktförmige Lichtquelle angesehen werden. Das Licht durchläuft zunächst eine Kondensorlinse 2, anschliessend ein Filter 3 und eine weitere Kondensorlinse 4, bevor es auf das Diapositiv 5 trifft. Aufgabe des Filters 3 ist es, den Infrarot-Anteil der Strahlung herauszufiltern, um die Erwärmung des Diapositivs 5 so weit wie möglich zu verringern.
Der wesentliche Teil der zum Diapositiv 5 gelangenden Strahlung liegt daher im sichtbaren Bereich des Spek trums. Der verbleibende Infrarot-Anteil erwärmt das Diapositiv. Auch ein gewisser Anteil UV-Strahlung kann noch vorhanden sein. Das Diapositiv 5 ist in zwei Füh rungsschienen 6 gehalten und wird von der aus der Kondensorlinse 4 heraustretenden Strahlung gleichmä ssig ausgeleuchtet. Mit Hilfe einer verschiebbaren Zwi schenlinse 19 und eines in einer Halterung 21 verschieb- oder schraubbar gelagerten Projektionsobjektivs 20 wird das Bild des Diapositivs 5 auf einen nicht dargestellten Projektionsschirm geworfen.
Das Objektiv 20 kann längs der optischen Achse 31 von Hand oder mittels einer Fernbedienungsvorrichtun:g verschoben werden, um das Bild auf dem Projektionsschirm scharf einzustellen.
Das Objektiv 20, die Führungsschienen 6, die Kon- densorlinsen 2 und 4, das Filter 3 und die Projektions lampe 1 mit Reflektor la sind schematische Darstellun gen der in jedem Projektor dieser Art anzutreffenden Teile. Die Erfindung lässt sich bei Projektoren der ver schiedensten Art anwenden, unabhängig davon, ob diese von Hand, halbautomatisch oder vollautomatisch be dient werden.
Nimmt man an, dass die Achse 31 im wesentlichen horizontal verläuft, so bilden die Führungsschienen 6 eine praktisch senkrechte Ebene, in der sich das Dia positiv 5 erstreckt. Zur automatischen Aufrechterhal tung der Scharfeinstellung bei einer Verschiebung oder Wölbung des Diapositivs, beäspielsweise infolge Wärme einwirkung, wird ein Strahlungsmuster auf die durch die Führungsschienen 6 definierte Ebene geworfen und vom Diapositiv auf eine strahlungsempfindliche Vorrichtung reflektiert.
Diese Vorrichtung liefert ein von der Lage der Auftreffstelle des zurückgeworfenen Bildes abhängi ges Signal, mit dessen Hilfe über eine Verstelleinrichtung die Zwischenlinse 19 längs der optischen Achse 31 so lange verstellt wird, bis die gewünschte Scharfein stellung wieder hergestellt ist. Dabei wird gleichzeitig die strahlungsempfindliche Vorrichtung derart verstellt, dass das vom Diapositiv zurückgeworfene Musterbild bei scharf eingestelltem Projektionsbild wieder an einer bestimmten Stelle, vorzugsweise in der Mitte, auf die strahlungsempfindliche Vorrichtung auftrifft.
Zu diesem Zweck wirft eine Lampe 7, deren Strah lung in einem anderen Wellenlängenbereich liegt als der Hauptanteil der das Projektionsbild erzeugenden Strahlung, über eine Linse 8 ein Musterbild auf das Diapositiv 5, wobei diese Strahlung von der Linse 8 auf den Punkt 32 fokussiert wird, der als der Durch stosspunkt der optischen Achse 31 durch die durch die Führungsschienen 6 definierte, senkrechte Ebene ge geben ist. Solange das Diapositiv 5 eben ist und sich an der richtigen Stelle befindet, liegt der Punkt 32 auf der Oberfläche des Diapositivs. Wie man sieht, wird das von der Lampe 7 erzeugte Musterbild unter einem Winkel auf das Diapositiv 5 geworfen, so dass es von diesem reflektiert und mittels einer weiteren Linse auf die strahlungsempfindliche Vorrichtung 11 fokussiert wird.
Diese strahlungsempfindliche Vorrichtung besteht aus zwei dicht nebeneinander angeordneten Photozellen 12 und 13, die in erster Linie auf die von der Lampe 7 erzeugte Strahlung ansprechen. Gegebenenfalls kann vor der strahlungsempfindlichen Vorrichtung 11 ein mög lichst nur die von der Lampe 7 ausgehende Strahlung durchlassendes Filter 10 angeordnet sein. Die Linse 9 ist etwa auf halbem Wege, zwischen ihren Brennpunkten 32 und 14, angebracht. Die Stelle 14 liegt dabei un mittelbar auf der durch die beiden Photozellen 12 und 13 definierten Ebene.
Die beiden Photozellen 12 und 13 sind zweckmässig Photowiderstände, deren Innen- widerstand sich in Abhängigkeit voni der auftreffenden Strahlung ändert. Solange sich die Auftreffstelle 14 des zurückgeworfenen Bildes zwischen den beiden Photo zellen 12 und 13 befindet, werden sie gleichmässig be leuchtet und haben etwa den gleichen Innenwiderstand. Am Eingang des Verstärkers 15 steht dann keine Ein gangsspannung. Ein Ausführungsbeispiel für den Auf bau dieses Verstärkers 15 und den Anschluss des durch den Verstärker 15 gesteuerten Motors ist im Haupt patent erläutert.
Sobald das zurückgeworfene Muster bild aus der Mittellage verschoben wird und dann eine der beiden Photozellen 12 und 13 stärker und die andere weniger stark belichtet, wird über den Verstärker 15 ein Motor 16 in Gang gesetzt. Dieser verschiebt über das Zahnrad 17 und die Zahnstange 18 einerseits die Zwischenlinse 19 und anderseits über den Hebel 22 die strahlungsempfindliche Vorrichtung 11 so lange, bis das vom Diapositiv zurückgeworfene Bild wieder auf die Mitte dieser Vorrichtung auftrifft. Dann verschwin det die Ausgangsspannung des Verstärkers 15, und der Motor 16 bleibt stehen. Durch die gleichzeitige Ver schiebung der Zwischenlinse 19 wird die gewünschte Scharfeinstellung des Projektorbildes wieder hergestellt.
Der Schwenkhebel 22 verschiebt die strahlungsempfind liche Vorrichtung 11 senkrecht zur optischen Achse der Linse 9.
Bei Inbetriebnahme des Projektors ist das Diaposi tiv 5 kalt und eben, wie in Fig. 1 dargestellt. Durch Hand- oder Fernbedienung wird das Objektiv 20 in seiner Halterung 21 so lange verschoben, bis das pro jizierte Bild scharf eingestellt ist. Bleibt das Diapositiv längere Zeit im Projektor, so wird es erwärmt und wölbt sich. Die Linse 8 fokussiert die von der Lampe 7 kommende Strahlung weiterhin auf den Punkt 32.
Da das Diapositiv infolge seiner wärmebedingten Wölbung die optische Achse 31 nicht mehr im Punkt 32 durch setzt, trifft die von der Lampe 8 kommende Strahlung an einem Punkt auf das Diapositiv, der vom Punkt 32 verschieden ist, und zwar liegt die Auftreffstelle bei einer Wölbung des Diapositivs in Richtung auf die Kondensorlinse 4 unterhalb der optischen Achse 31. (Vergleiche Fig. 3 und 4 des Hauptpatents.) Hierdurch trifft das vom Diapositiv auf die strahlungsempfindliche Vorrichtung 11 zurückgeworfene reelle Bild nicht mehr in der Mitte auf diese Vorrichtung 11, sondern belichtet eine der beiden Photozellen 12 und 13 stärker als die andere.
Dies hat zur Folge, dass der Verstärker 15 den Motor 16 in Betrieb setzt und dieser die Zwischen linse 19 und mit ihr die strahlungsempfindliche Vor richtung 11 in einer solchen Richtung und so lange verschiebt, bis diese mit ihrem Mittelpunkt wieder unter der Auftreffstelle 14 des über die Linse 9 vom Diaposi tiv zurückgeworfenen Musterbildes liegt. Wenn bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 der Motor 16 die strahlungsempfindliche Vorrichtung 11 verschiebt, so kann dieselbe Wirkung auch durch Verschieben der Lampe 7, der Linse 8 oder der Linse 9, eines zusätz lichen optischen Elements oder durch gleichzeitige Ver schiebung mehrerer dieser Elemente erzielt werden.
So bald das reflektierte Musterbild wieder im Bereich zwi schen den beiden Photozellen 12 und 13 auf die strah lungsempfindliche Vorrichtung auftrifft, bleibt der Mo tor 16 stehen.
Während in Fig. 1 eine einzige Zwischenlinse 19 zur Wiederherstellung der Scharfeinstellung ohne Be wegung des Objektivs 20 dient, ist es ohne weiteres ersichtlich, dass auch andere oder mehrere optische Elemente zur Veränderung der optischen Eigenschaften des Lichtweges zwischen dem Projektionsobjektiv und dem Diapositiv verwendet werden können.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der an Stelle einer in Achsrichtung verschiebbaren Zwi schenlinse 19 ein senkrecht zur Achsrichtung verschieb bares optisches Prisma 23 zur Wiederherstellung der Scharfeinstellung des Projektionsbildes dient. Die mei sten der übrigen Bauteile des Projektors stimmen mit denen der zuvor erläuterten Ausführungsform überein und werden deshalb nicht noch einmal beschrieben.
Die Prismenanordnung 23 besteht aus einem beweg baren Teil 24 und zwei feststehenden Teilen 25 und ist zwischen dem Diapositiv 5 und dem Projektionsobjek tiv 20 angebracht. Beim Verschieben des beweglichen Teiles 24 ändert sich die optische Länge des Lichtweges zwischen dem Diapositiv und dem Projektionsobjektiv in ähnlicher Weise wie beim Verschieben der Linse 19 bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1.
Die dem verschiebbaren Teil 24 zugewandten Begrenzungsflächen der feststehenden Teile 25 verlaufen parallel zu den Be grenzungsflächen des Prismas 24, während die dem verschiebbaren Teil 24 abgewandten Begrenzungsflächen der feststehenden, ebenfalls prismatisch geformten Teile 25 senkrecht auf der optischen Achse 31 des Projek- tors stehen. Der keilförmige, verschiebbare Teil 24 ist an der Zahnstange 18 befestigt, die ebenso wie die Linse 19 im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 über einen Verstärker 15 und einen Motor 16 vom Antriebs zahnrad 17 in Abhängigkeit von dem am Ausgang der beiden Photoelemente 12 und 13 vorhandenen Signal verstellt wird.
An der Zahnstange 18 ist gleichzeitig die die Strahlung des Musterbildes erzeugende Lampe 7 befestigt, so dass in diesem Fall nicht die Auffangvor richtung, sondern die Strahlungsquelle der die Stellung des Diapositivs abtastenden Strahlung so lange verstellt wird, bis das zurückgeworfene Musterbild wieder beide Photoelemente 12 und 13 gleichmässig belichtet. Man erkennt ohne weiteres, dass zusammen mit der Verstel lung des Prismas 24 statt der Lampe 7 auch eine der Linsen 8 und 9 oder die strahlungsempfindliche Vor richtung 11 oder mehrere dieser Elemente gleichzeitig verstellt werden könnten.
Sobald das zurückgeworfene Musterbild wieder beide Photozellen 12 und 13 gleich mässig beleuchtet, bleibt der Motor 16 stehen, und das vom Projektionsobjektiv auf den Bildschirm geworfene Bild des Diapositivs 6 ist wieder scharf eingestellt.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der auto matischen Scharfeinstellung ist bisher davon ausge gangen worden, dass sich das in dem Projektor einge setzte Diapositiv erwärmt und damit verbiegt bzw. wölbt. Ähnliche Bedingungen ergeben sich natürlich, wenn sich Lageänderungen des im Projektor befind lichen Diapositivs aus anderen Gründen ergeben. Solche Verschiebungen können beispielsweise durch Lageände rungen der Bildwechselvorrichtung infolge Erwärmung oder einfach beim Bildwechsel durch unterschiedliche Dia-Rahmen bedingt sein.