DE1212632B - Lichtreflexionsfilter zum Korrigieren des von einer Quecksilberdampfentladungslampe ausgesandten Lichtes - Google Patents

Description

• Lichtreflexionsfilter zum Korrigieren des von einer Quecksilberdampfentladungslampe ausgesandten Lichtes Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtreflexionsfilter zum Korrigieren des von einer Quecksilberdampfentladungslampe ausgesandten Lichtes im Spektralbereich um 4000 und um 5600 A, insbesondere für Bildwerfer.
• Die Kurve, die die Beziehung zwischen der Menge an ausgestrahlter Energie und einer bestimmten Wellenlänge für das von einer Quecksilberdampfentladungslampe ausgesandte Licht angibt, weist im sichtbaren Bereich des Spektrums Höchstwerte in den Gebieten zwischen 4200 und 4400, 5100 und 5600 und 5600 und 6100 Ä auf. Diese Höchstwerte entsprechen den Quecksilberemissionslinien im sichtbaren Bereich des Spektrums bei 4047 bis 4078, 4358, 5461 und 5770 bis 5791 Ä.
• Es ist bekannt, daß die Höhe der Höchstwerte über dem kontinuierlichen Spektrum dadurch herabsetzbar ist, daß z. B. der Druck in der Lampe höher gewählt wird. Auch ist es möglich, durch Speisung der Lampe mit Gleichstromimpulsen eine bessere Energieverteilung über das Spektrum und infolgedessen eine bessere Farbwiedergabe durch das ausgesandte Licht zu erhalten.
• Für bestimmte Anwendungen, insbesondere wenn die Quecksilberdampfentladungslampen züm Projizieren von Farbbildern Verwendung finden, stellt es sich jedoch heraus, daß die Menge an ausgestrahlter Energie in den vorstehend erwähnten Wellenlängenbereichen noch zu groß ist, wodurch sich Abweichungen in der Farbwiedergabe ergeben. Diese Abweichungen machen sich insbesondere durch einen kleineren oder größeren Mangel an roter und blauer Strahlung bemerkbar, je nach der Art der verwendeten Quecksilberdampfentladungslampe.
• Mit Hilfe von Absorptionsfiltern läßt sich diese für bestimmte Fälle unerwünschte Energieverteilung über das Spektrum schwer oder gar nicht korrigieren. Im allgemeinen ist die Breite des Absorptionsgebietes eines derartigen Filters nämlich zu groß und können die in Betracht kommenden Filter die große Menge an zu absorbierender Energie nicht hinreichend aufnehmen.
• Es istbereitseinFilterersterOrdnungbekannt,dessen Schichten eine Dicke gleich besitzen, wobei Ä dem Schwerpunkt des durchzulassenden Spektralbereiches entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß sowohl die Ultrarotstrahlung von etwa 11000Ä als auch die Ultraviolettstrahlung von etwa 3670 Ä reflektiert wird. Die Reflexionsbereiche dieses Filters liegen also, im Ultraroten und Ultravioletten und es dient deshalb in erster Linie als Wärmefilter. Demgegenüber soll das Filter nach der Erfindung im wesentlichen sichtbares Licht reflektieren.
• Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Reflexionsspitze dritter Ordnung bei 2 = 5600±80 A erreicht, wobei in der Formel k = 3 gesetzt wird und n den Brechungskoeffizienten, d die Dicke der Interferenzschichten und A die zu reflektierende bzw. zu unterdrückende Welle bedeuten. Es handelt sich hierbei also um ein Gelbgrünreflexionsfilter dritter Ordnung.
• Durch die Verwendung eines'derartigen Filters in Verbindung mit einer Quecksilberdampfentladungslampe ist erreichbar, daß ein Teil der ausgestrahlten Energie in den Gebieten 5100 bis 5600 und 5600 bis 6100 Ä reflektiert wird. Außerdem hat ein derartiges Filter eine Reflexionsspitze vierter Ordnung für eine Wellenlänge von etwa 4260 A-, wodurch sich eine Korrektur der Menge an emittierter Lichtenergie im violetten Teil des Spektrum-s'ergibt, und eine Reflexionsspitze zweiter Ordnung bei einer Wellenlänge von etwa 9300 A. Infolgedessen ist mit einem einzigen Filter eine gute Farbkorrektur im sichtbaren Bereich und eine Korrektur im benachbarten Infrarotgebiet erzielbar (Quecksüberemissionilinie -bei 1,014 #tm). ' - Das Filter nach der Erfindung besteht in einfachster Form aus einer dünnen Glasplatte, auf die ein das Licht verändernder Überzug mit einer Dicke von etwa - (n = Brechungszahl des optisch dichteren Stoffes) aufgebracht ist.
• Der Prozentsatz an reflektiertem Licht bei den Wellenlängen von etwa 5600 und 4200 A beträgt dabei etwa 20 bis 40 0/,. Der Prozentsatz an reflektiertem Licht ist größer, wenn der das Licht verändernde Überzug aus mehreren Schichten mit je einer optischen Dicke n - d von etwa 7000 A besteht.
• Vorzugsweise besteht deshalb das Filter aus einer durchsichtigen Unterlage, auf der sich drei oder fünf Interferenzschichten befinden, die jeweils eine optische Dicke n - d # 5/42 mit A = 5600J-80 A aufweisen. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Prozentsatz an reflektiertem Licht in den erwähnten Wellenlängenbereichen bei Dreischichtenfiltern und Fünfschichtenfiltern besonders günstig ist. Nicht -nur ist der Prozentsatz an reflektiertem Licht im gelbgränen Gebiet des Spektrums (5100 bis 6100 A) üblicherweise ausreichend, um in diesem Gebiet eine genügende Korrektion des emittierten Lichtes zu erhalten, sondern die Bandbreite der Reflexion in diesen Gebieten entspricht auch der- Bandbreite des emittierten Lichtes in diesen Gebieten. Unter Bandbreite ist in diesem Zusammenhang der Abstand in A zwischen Wellenlängen zu verstehen, bei denen die einer Reflexionsspitze bestinunter Ordnung entsprechende Reflexion 50 0/, des Höchstwertes beträgt oder aber die Lichtstrommenge 50 0/, der Lichtstrommenge des entsprechenden Höchstwertes beträgt. Die Bandbreiten betragen für eine Reflexion vierter und dritter Ordnung bei Dreischichten- und Fünfschichtenfiltern etwa 300 und 600 A, während der Prozentsatz an reflektiertem Licht etwa 60 bis 80 0/, beträgt.
• Geeignete Reflexionsfilter sind z. B. auf folgende Weise herstellbar: Auf eine dünne durchsichtige Platte der gewünschten Abmessungen (Dicke z. B. 1 mm) wird eine Schicht aus Zinksulfid (Brechungszahl 2,2) mit einer Dicke von - dann eine Schicht aus Magnesiumfluorid (Brechungszahl 1,38) mit einer Dicke von - und schließlich wieder eine Zinksulfidschicht mit einer Dicke von aufgebracht. Der Re--ffexionsprozentsatz dieses Dreischichtenfilters bei 5600A beträgt 65010 und bei 4000A 700/0, während die Bandbreiten 650 und 350A sind. Werden noch eine Magnesiumfluoridschicht und eine Zinksulfidschicht aufgebracht (Fünfschichtenfilter), so betragen diese Werte 85 bzw. 90 "/, und 575 bzw. 300 Die Schichten können auf an sich bekannte Weise ,aufgebracht werden, z. B. durch Aufdampfen. Die erwünschte Schichtdicke ist dadurch erreichbar, daß während des Aufdampfverfahrens monochromatisches Licht durch das Filter geworfen und der Prozentsatz des hindurchgelassenen Lichtes gemessen wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist die Dicke der Schicht während des Aufdampfens sehr genau meßbar, wobei sich an Hand dieser Messung bestimmen läßt, ob die richtige Dicke erreicht ist. Ein Filter mit völlig entsprechenden Eigenschaften ist dadurch erzielbar, daß an Stelle von Zinksuffid und Magnesiumfluorid Schichten aus Titandioxyd (n = 2,0 bis 2,6) und Siliziumdioxyd (n = 1,5 bis 1,7) auf die gleiche Weise auf die Unterlage aufgebracht werden.
• Andere Stoffe, aus denen die das Licht verändernden Schichten bestehen können, sind z. B. SnO, (n =2,0), Ce0, (n = 2,0) und A120, (n = 1,7).
• Die Schichten werden vorzugsweise auf Glas oder Quarz aufgebracht, aber andere durchsichtige Materialien mit genügender Festigkeit sind auch brauchbar. Es ist nicht notwendig, den erwähnten Wert von 7000 A genau einzuhalten; eine optische Dicke n - d für die Reflexion dritter Ordnung, die um 100 Ä größer oder kleiner ist, kann auch brauchbar sein, wobei die Reflexionsspitze dritter Ordnung bei 5600--#MÄ liegt.
• Eine weitere Verbesserung der Lichtenergieverteilung über das Spektrum des von einer Quecksilberdampfentladungslampe emittierten Lichtes ist dadurch erzielbar, daß das Filter nach der Erfindung mit einem Violettreflexionsfilter erster Ordnung kombiniert wird, wobei der Höchstwert der Reflexionsspitze außerhalb des sichtbaren Gebietes, vorzugsweise in der Nähe von 3600 A, gelegt wird. Infolgedessen wird nicht nur ein Teil des emittierten Ultraviolettlichtes reflektiert, sondern in bestimmten Fällen ergibt sich auch eine bessere Anpassung des Filters an die Energieverteilung über das Spektrum des von einer Quecksüberdampfentladungslampe emittierten Lichtes. Vorzugsweise befindet sich zu diesem Zweck auf der anderen Seite der durchsichtigen Unterlage ein weiteres Reflexionsfilter, das aus drei oder fünf Interferenzschichten für eine zusätzliche Reflexionsspitze erster Ordnung (mit k # 1) mit je einer Dicke n - d = 1/, A mit A = 3600 A besteht. Für diese weiteren Schichten können die gleichen MaterialienVerwendung .finden.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Reflexionsfilter nach der Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform; F i g. 2 ist eine vereinfachte Kurve, die einen Eindruck der Beziehung zwischen dem Reflexionsprozentsatz und der Wellenlänge bei einem Reflexionsfilter nach F i g. 1 gibt; F i g. 3 ist ein schematischer Schnitt durch ein optisches System, wie es bei einem Bildwerfer Verwendung finden kann.
• F i g. 1 zeigt schematisch und nicht im Maßstab, wie ein Filter 1 nach der Erfindung aufgebaut sein kann. Auf einer flachen Platte 2, z. B. aus Quarz, befinden sich die Schichten 3, 4, 5 mit je einer Dicke n - -d von li/,#, während sich auf der anderen Seite die Schichten 6, 7, 8 mit je einer Dicke n - d von %A befinden. Die Schichten 3, 5, 6 und 8 haben eine größere Brechungszahl als die Platte 2, während die Schichten 4 und 7 eine kleinere Brechungszahl haben als die Schichten 3, 5, 6 und 8.
• F i g. 2 zeigt den Prozentsatz des Lichtes, das bei einer bestimmten Wellenlänge vom Filter nach F i g. 1 reflektiert wird, wenn die Schichten 3, 5 und 6, 8 aus ZnS, und die Schichten 4 und 7 aus MgFp, bestehen. Auch ist auf der Wellenlängenachse die Lage der Quecksüberenüssionsünien im sichtbaren Gebiet angegeben.
• F i g. 3 zeigt schematisch den optischen Teil. eines Bildwerfers, soweit er in diesem Zusammenhang wichtig ist. Die Ziffer 10 bezeichnet eine linienförmige Queck-silberdampfentladungslampe, die Ziffern 11 und 12 Kondensorlinsen, 13 das Fikufenster, 14 einen Film oder ein Diapositiv, 15 das Projektionsobjektiv und 16 das Bild der Lichtquelle, das der Kondensator 11, 12 entwirft. Die Ziffer 1 bezeichnet das Filter nach der Erfindung. Vorzugsweise befindet sich dieses Filter zwischen dem Film oder dem Diapositiv und der Lichtquelle, so daß der reflektierte Lichtstrom nicht zur Erhitzung des Filmes oder des Diapositivs beiträgt, -und vorzugsweise an einer derartigen Stelle, daß das von der Lichtquelle emittierte Licht das Filter möglichst als paralleles senkrechtes und enges Bündel trifft, weil in diesem Falle das Filter seine Höchstnutzungswirkung aufweist. Es ist jedoch möglich, das Filter im Objektiv oder in unmittelbarer Nähe der Lampe anzuordnen. Gegebenenfalls läßt sich das Filter auf einer der Kondensorlinsen anbringen, indem die reffektierenden Schichten unmittelbar auf diese Linsen aufgebracht werden, z. B. durch Aufdampfen. Dadurch, daß das Filter in bezug auf das Strahlenbündel um einen kleinen Winkel verdreht wird, läßt es sich genau auf die zu reflektierende Wellenlänge einstellen.
• Es stellt sich heraus, daß sich bei der Projektion von Farbbildern die Energieverteilung des emittierten Lichtes über das Spektrum einer Quecksilberdampfentladungslampe, die mit einem Filter nach der Erfindung korrigiert ist, visuell nicht oder nahezu nicht von derjenigen eines Kohlebogens hoher Intensität unterscheiden läßt.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Lichtreflexionsfilter zum Korrigieren des von einer Quecksilberdampfentladungslampe ausgesandten Lichtes im Spektralbereich um 4000 und um 5600 A, insbesondere für Bildwerfer, g ekennzeichnet durch eine Reflexionsspitze dritter Ordnung bei A = 5600±80 A, wobei in der Formel k = 3 gesetzt wird und n den Brechungskoeffizienten, d die Dicke der Interferenzschichten und A die zu reflektierende bzw. zu unterdrückende Welle bedeuten.
2. 2. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus einer durchsichtigen Unterlage besteht, auf der sich drei oder fünf Interferenzschichten befinden, die jeweils eine optische Dicke n - d = 5/4% mit 'Z = 5600±80 aufweisen. 3. Lichtfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der anderen Seite der durchsichtigen Unterlage ein weiteres Reflexionsfilter befindet, das aus drei oder fünf Interferenzschichten für eine zusätzliche Reflexionsspitze erster Ordnung (mit k - 1) mit je einer Dicke n - d = 1/J Mit A # 3500 Ä besteht.
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 297 176; Zeiss Ikon, Bild und Ton, 1956, S. 20, 21.