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Reflektor-Vorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen
oder Baueinheiten mit Fotoblitzlampe und Reflektor. Insbesondere betrifft sie Anordnungen
mit mehreren Fotoblitzlampen unter Verwendung solcher Baueinheiten.
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Frühere Konstruktionen von Kombinationen von Lichtquellen und Reflektoren
haben oft zwecks optimaler Lichtverteilung Reflektoroberflächen verwendet, die relativ
zur Lichtquelle gross sind. Bei den Mehrfachblitzlampenanordnungen, wie sie unter
dem Namen Blitzwürfel bekannt geworden sind und vier Jeweils aus Lampe und Reflektor
bestehende. Einheiten besitzen, die jeweils in einer Ebene an den Wandfiächen eines
Würfels in entgegengesetzte Richtungen weisen, war die Grösse des Reflektors, der
verwendet werden konnte, bezogen auf die Grösse der Lichtquelle, recht klein. Ein
grosser Teil des inneren Volumens einer Blitzbirne muss als Lichtquelle
betrachtet
werden. Von Anfang an besaßen die bei Blitzwürfeln verwendeten Reflektoren im rückwärtigen
Teil des Reflektors Kanäle zum Einsetzen der Lampe und im allgemeinen parabotische
Oberflächen, die zu jeder der vier Ecken verliefen.
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Außerdem besaßen sie eine Öffnung am Boden zur Durchführung der Blitzbirne,
angepaßte Bereiche im oberen Teil zur Einpassung der Birne und ebene beiderseitige
SeitenAlügel. Der Lichtgewinn durch die Verwendung eines solchen Blitzwürfelreflektors,
bezogen auf das Licht von einer Lampe ohne Reflektor im Mittelpunkt des Aufnahmefeldes
der Kamera, betrug etwa 4,2.
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Der Fachmann auf dem Gebiete der Optik wird jedoch verstehen, daß
es höchst erwünscht ist, weitere Verbesserungen und Lichtgewinne und eine gute Beherrschung
der Lichtverteilung zu erhalten.
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Kurz gesagt, liefert die vorliegende Erfindung in bestimmten Ausführungsformen
eine Fotoblitzvorrichtung, welche die Kombination eines Reflektors und einer röhrenförmigen
Fotoblitzlampe umfaßt.. Dabei hat der Reflektor auf nahezu seiner gesamten wirksamen,
reflektierenden Fläche eine parabolische Oberfläche, die Lampe ist nahe an dem innersten
Teil der Parabelkurve eingesetzt, und der Reflektor ist an diesem Punkt im wesentlichen
tangential zur Lampe. Ebenso hat der Reflektor, bezogen auf eine optische Achse
des Reflektors senkrecht zu der Tangente, einen Winkel von etwa 450. in der Nähe
oder vor etwa der Mittellinie der Lampe. Wenn der Reflektor einen in vertikaler
Richtung zylindrischen parabolischen Teil--besitzt, dann liegen die optischen Achsen
des Reflektors in einer Ebene. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel
von 45° etwa benachbart zu der Mittelachse der Lampe. Der Reflektor und die Lampe
sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch um eine Ebene, welche die Lampe in ihrer Längsausdehnung
in zwei gleiche Teile teilt, und der Reflektor hat vorzugsweise Oberflächen, welche
mindestens
teilweise an jedem Ende Rotationsf-lächen sind, deren
Achse durch den Teil an jedem Ende der Lampe verläuft, an dem die Füllung mit fadenförmigein
brennbaren Material endet.
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Figur 1 ist eine geometrische Darstellung einer Fotoblitzlampe und
der Konstruktionslinien für eine Reflektoroberfläche.
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Figur 2 ist eine Kurve eines bevorzugten erfindungsgemäßen Reflektoroberfläche,
die schematisch eine in den Reflektor eingesetzte Lampe zeigt.
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Figur 3 ist eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausfthrungsform der
erfindungsgemäßen Fotoblitzlampen-Reflektorbaueinheit.
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Figur 4 ist eine Ansicht einer Vielzahl von Reflektoreinheiten-gemEß
der Erfindung, die in ein plattenförmi ges Material eingeprägt sind.
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Figur 5 zeigt eine Anordnung mit mehreren Fotoblitzlampen mit zwei
Rücken-an-Rücken zueinander angeordneten Reflektoren nach Figur 4 sowie die Lampen,
einen Deckel und einen Bodenteil.
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Figur 6 ist eine Vorderansicht eines Blitzwürfelreflektors nach dem
Stand der Technik.
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Figur 7 ist eine Darstellung der Verteilung der einzelnen Zonen der
Lichtstärke zur Messung des Wirkungsgrades für fotografische Aufnahmen und der Gleichmäßigkeit
der Lichtverteilung durch eine Fotoblitzlampe-Reflektorbaueinheit.
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Die vorliegende Erfindung liefert eine glatte Reflektoroberfläche
mit einer Krümmung, deren Richtung sich nicht umkehrt, zur Verwendung in Verbindung
mit Fotoblitzlampen, die eine Größe besitzen, welche sehr groß relativ zu den für
den Reflektor verfügbaren Größenabmessungen ist. Dies wird erreicht, ohne die Lampe
an der Rückseite in einen Tunnel einzusetzen, der durch eine diskontinuierliche
Oberfläche am Boden des Reflektors ausgebildet wird. Dies wird getan, um dem Optimum
der Lichtausgangsleistung und der Beherrschung der Lichtverteilung von Fotoblitzlampen
in kleinen Reflektoren möglichst nahe zu kommen. Dies ist besonders brauchbar für
die Verwendung mit Fotoblitzlampen, die selbst recht klein sind.
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Figur 1 ermöglicht eine Analyse der erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Die y-Achse 2 teilt die Lampe 1 in zwei gleiche Teile und die x-Achse 5 ist an dem
Schnittpunkt 9a der y-und Achse Tangente an die Lampe 1. In der Figur 1 sind die
Konstruktionslinien 3 und 4 unter Verwendung eines festen willkürlichen Verhältnisses
der maximal zulässigen §ffnungsbreite des Reflektors zum Lampendurahmesser von 2,78
: 1 so festgelegt worden, daß sie die maximal zulässige Öffnung 6 ergeben, welche
tangential zu der der x-Achse gegenüberliegenden Seite der Lampe an dem Punkt 9b
ist, an dem die y-Achse durch den Vorderteil der Lampe geht. Diese Konstruktionslinien
bilden Winkel von 450 zu der hoffnung 6 und zu der y-Achse 2.
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Gemäß der Erfindung wird eine Reflektoroberfläche so konstruinert,
daß sie an dem Nullpunkt 9 der x- und y-Achsen tangential und benachbart zur Lampe
1 ist und tangential zu den 450 Konstruktionslinien 3 und 4 an den Punkten 7 und
8 benachbart zu der Mittellinie 7, 8 der Lampe, welche senkrecht zur y-Achse 2 eingezeichnet
ist. Bezeichnet man mit d den Durchmesser der Lampe und mit W die Breite der maximal
zulässigen Reflektoröffnung, dann ist der Reflektor so zu konstruieren, daß er an
dem Nullpunkt 9 der x- und y-Aciisen tangential zur Lampe ist und durch die 450
Linien 3 und 4 bei y - d/2 geht d,h, an den Punkten 7 und 8.
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Versuche haben gezeigt, daß man die besten Ergebnisse an Reflektoren
des allgemeinen für die vorliegende Erfindung erforderlichen Typs erhält, wenn sie
nach einer Gleichung verlaufen, die im wesentlichen parabolisch ist und zu der Gruppe
von Funktionen gehört: y 3 axn Dabei ist 1,5 < n <3. Obwohl eine echte Parabel
eine Gleichung y 8 ax2 besitzt, werden in der Gleichung geringfügige Abweichung
von der zweiten Potenz von x vorgenommen; die sich daraus ergebene Formel wird trotzdem
für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als im wesentlichen vom parabolischen
Typ bezeichnet.
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Die Neigung dieser Formel wird gegeben durch y'= dy = anx n-1 dx Die
folgenden Bedingungen müssen erfüllt werden, um die oben erörterten Parameter zu
erfüllen: W-d d wenn x = ----- dann ist y = ---2 2 und wenn x = W-d dann ist y'
= 1 2 Durch Einsetzen dieser Bedingungen in die oben angeführte allgemeine Formel
kann abgeleitet werden:
W-d d = n n W-d d Als bestimmtes Beispiel sei die maximal zulässige Breite der Reflektoröffnung
W mit etwa 19 mm (0,75 Zoll), der Durchmesser der Lampe mit etwa 6,5 mm (0,27 Zoll)
festgelegt und die Werte für n und a angenähert zu n = 1,778 und a = 1,705.
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Dies ergibt einen bevorzugten Flächenverlauf für diese Grössen der
maximalen Reflektoröffnung und des Lampendurchmessers von y " 1,705 X1,778 wobei
y # 0 und x # 0.
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Dies, kann als angenähert äquivalent zu y = 1,7 X1,8 betrachtet werden.
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Ein solcher Reflektor wird durch die Konstruktion 10, 11, 12, 13 der
Figur 2 wiedergegeben. Der Reflektor ist am Nullpunkt 9 der x- und y-Achsen tangential
zur Lampe 1 und ist an den Punkten 7 und 8 in der Nähe des Mittelpunktes la der
Lampe 1 tangential zu den 45° Geraden, 3 und 4. Der innere Kreis ib der Lampe 1
veranschaulicht etwa die Lichtquelle, welche durch den Reflektor gespiegelt wird.
Tatsächlich ist infolge einer Linsenwirkung in der Lampenhülle, welche gewöhnlich
sowohl
eine innere Glashülle als auch eine äußere Kunststoffschicht umfaßt, und infolge
einer Zusammenballung des üblichen fadenförmigen brennbaren Materials, das in Figur
2 nicht gezeigt wird, die Lichtquelle 1b normalerweise geringfügig kleiner als der
Durchmesser des Inneren der Lampe 1.
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Da für den Lampendurchmesser und die maximale Reflektoröffnung verschiedene
Größen verwendet werden können, ist der Reflektor hier in einem willkürlichen Maßstab
wiedergegeben. Ebenso wird man erkennen, daß verschiedene Verhältnisse von Lampendurchmesser
und maximal zulässiger Reflektoröffnung verwendet werden können, so daß die oben
angegebene bestimmte Formel nur ein Beispiel für eine mögliche Ausführungsform der
Erfindung ist und daß andere Formeln ebenso die allgemeinen Kriterien der Erfindung
leicht erfüllen können und zu anderen Ausführungsformen der Erfindung führen.
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Die Erfindung beinhaltet sowohl Fotoblitzanordnungen, welche die beschriebenen
Reflektoren umfassen als auch Reflektoren für die Verwendung in solchen Anordnungen.
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Die Figur 3 zeigt eine in den- Reflektor 14 eingesetzte Fotoblitzlampe
1. Eine Fotoblitzlampe der in der Technik als AG-1 bekannten Type oder ihrer Modifikationen,
welche seit einiger Zeit in Blitzwürfeln verwendet werden, können bequem verwendet
werden. Das fadenförmige brennbare Material 17 ist im Innern der Lampe angebracht;
es ist Jedoch in einem gewissen Abstand von jedem Ende. Die wirksame obere bzw.
untere Ausdehnung des fadenförmigen brennbaren Materials 117 wird durch Kreuzmarken
bei 18 bzw. 19 gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
die gekrümmte Reflektor fläche als Teil einer Rotatlonsfläche 15 benachbart zum
oberen Ende der Lampe ausgebildet. <loren Rotationsachse durch den Punkt 18 am
vorderen Ende des fadenförmigen brennbaren Materials 17 verläuft und bei 16 wirdsie
ebenfalls als Rotationsfläche ausgebildet, deren Achse durch Punkt 19 am unteren
Ende des fadenförmigen brennbaren Materials 17 verläuft.
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Punkt 18 hat eine Entfernung A von dem obersten Punkt des Reflektors
und Punkt 19 hat eine Entfernung B von dem untersten Punkt des flef lektors.
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Die Figur 4 zeigt vier Reflektoren gemäß der Erfindung, die in eine
gemeinsame Materialplatte 20 eingepreßt sind, bei spielsweise Kunststoffmaterial,
welches nach dem Pressen aluminisiert wird, um gute Reflektoroberflächen zu erhalten.
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Figur 5 zeigt zwei solcher Materialpiatten 21 und 22 mit vier Reflektorhohlräumen
in jeder Platte und mit Lampen in jeder der Höhlungen der Reflektorplatten 21. Diese
Reflektorplatten 21, 22 werden RUcken-an-RUcken in einer Mehrfachfotoblitzlampenanordnung
eingesetzt und durch den Deckel 23 und den Boden 24 zusammengehalten.
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Figur 6 stellt eine Vorderansicht des Schnittes durch einen in den
bekannten Blitzwürfeln verwendeten Reflektor dar und zeigt ebene Reflektorflächen
30 und 31 zusammen mit dem Tunnel 32 und Vertiefungen 33 und 34 für die obere Schulter
und die Spitze der Lampe. Bei dieser- Reflektorkonstruktion waren die einzigen Flächen,
die parabolisch waren und die äußerst erwünschte Gestalt für maximale Lichtsammeleigen;schaften
besaßen, die Ecken 35, 36, 37 und 38. Versuche habesn gezeigt, daß die reflektierenden
ebenen F-lSchen 30 und 31 nicht soviel zu dem brauchbaren ausgestrahlten Licht beitragen
wie die Oberflächen 35, 36, 37 und 38 bezogen auf die Einheit der projizierten Fläche.
In der Tat erscheint bei der Betrachtung von vorn der Reflektor nach. der Erfindung
volls;tändig mit Spiegelbildern der Fotoblitzlampe gefüllt zu sein, während die
reflektierenden Ebenen 30 und 31 eines BlitzwUrfelreflektors nach dem Stand der
Technik die Lampenbilder nicht an ihrer gesamten Oberfläche spiegeln. Dies ist daher
ein einfacher Beweis dafür, daß der Blitzwürfelreflektor nach dem Stand der Technik
nicht einen so hohen Wirkungsgrad hat wie er ihn haben könnte. In der Tat gestatten
es diese reflektierenden Ebenen 30 und 31 in dem Ublichen Blitzwürfel
die
Reflektoren in einen Blitzwürfel einzusetzen und dabei angenähert echt parabolische
Oberflächen 35, 36, 37 und 38 für die Refiektoren zu verwenden, die der Formel y
= c: entsprechen. Im Gegensatz dazu gestattet die vorliegende Erfindung Blitzwürfelanordnungen
aus mehreren Reflektoren zusammenzufügen ohne jedoch unerwünschte ebene reflektierande
Bereiche zu verwenden, die den Bereichen 39} 40, 41 und 42 der Blitzwürfel nach
dem Stand der Technik entspreeher, Die Reflektoren nach der vorliegenden Erfindung
haben im wesen ti ichen an ihren gesamten reflektierenden Obe rf 1 ächen 60 und
61 parabolische Oberflächen anstelle der Verwendung der ref lek tis renden Ebenen
beträchtlicher Ausdehnung wie der Ebenen 39 und 31 des Blitzwürfelreflektors nach
dem Stand der Technik.
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Ebenso sind die ebenen Bereiche 39, 40, 41 und 42 in dem Blitzwürfel
nach dem Stand der Technik vollständig verschwendet. Es ist ersichtlich, daß die
vorliegende Erfindung es gestattet, die vorderen ebenen Bereiche 43, 44, 45 und
46 nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechend Figur 3 verhältnismäßg-
beträchtiich kleiner auszuführen als die entsprechenden vorderen flachen Bereiche
39, 40, 41 und 42 an dem Blitzwürfelreflektor nach dem Stand der Technik. Daraus
ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Reflektor einen Fortschritt gegenüber
den bekannten Blitzwürfelreflektoren darstellt.
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Der Reflektor nach der vorliegenden Erfindung kann entweder in einer
Reihenanordnung nach Figur 5 verwendet werden oder in verschiedene geometrische
Anordnungen gefaltet werden, einschließlich eines Würfels wie des Blitzwürfels,
oder auf andere Weine verwendet werden.
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In der fotografischen Technik ist es erwünscht, daß das Llcht von
den Fotoblitzlampen so stark als möglich in dem aufzunehmenden Bereich konzentriert
ist und ein Minimum von Be leuch tungsun terschieden in den einzelnen Teilen dieses
Bereiches auf weist. Vergleiche der Verteilung des ausgestrahiten Lichtes könnten
anhand der Lichts tärke-Ve rte ilungsgraphik nach Figur .7 gemacht werden, Relativ
zum Mit telpunk t 50 hat die Graphik 3 Raumwinkelbereiche 51 von 5°, 52 von 100
und 53 von 5° jeweils in seitlichen und vertikalen Richtungen längs senkrechter
Achsen.54 und 55. Vergleichen mit der Verbesserung der aus dem Stand der Technik
bekannten BiitzwLtrfel ln der Mitte des Lichtfeldes von etwa typischerweise 4>2
haben die Reflektoren nach der vorliegenden Erf indann Verbesserungen, welche typischerweise
mit 5,0 für Lampen und Reflektoren der hier beschriebenen bevorzugten Typen und
Abmessungen gemessen worden sind. Außerdem wurde bei den erfindungsgemäßen Reflektor-Lampenbaueinheiten
das Verhältnis der Helligkeit zwischen dem mittleren Bereich 51 und dem äußeren
Bereich 53 zu weniger als 2 : 1 mit etwa 1,3 : 1 gemessen. Der Blitzwllrfel nach
dem Stand der Technik hatte ein Verhältnis von etwa 1,6 : 1. Bei Reflektorlampeneinheiten
gemäß der Erfindung wurde typischerweise eine Beleuchtung von etwa 485 zonalen Lumensekunden
bei Lampen mit einem Durchmesser von etwa 6,5 mm (0,27 Zoll) und einer maximalen
Länge van etwa 25 mm (1 Zoll) in Reflektoren gemessen, die eine maximal zulässige
Öffnung von etwa 19 mm (0,75 Zoll), eine tatsächliche Öffnungsbreite von etwa 18
mm (0,73 Zoll), eine Höhe von etwa 25 mm (1 Zoll) besaßen und bei denen die Teile
der Rotationsflächen am oberen Rand mit einem etwa 7,35 mm (0,290 Zoll) darunter
liegenden Mittelpunkt (A) und am unteren Teil des Reflektors mit einem in einer
Entfernung von etwa 8,8 mm (0,340 Zoll) (B) darüberliegenden Mittelpunkt 19 aus
gebildet waren.
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Daraus ist ersichtlich, daß die Ref lektorlampenkombination der vorliegenden
Erfindung eine bedeutend größere Leistung als die aus dem Stand der Technik bekannten
Anordnungen aufweist.