DE281194C

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Publication number: DE281194C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 281194 KLASSE 42A.¹'GRUPPE

HERMANN KLAIBER in STUTTGART. Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsapparate.

Zusatz zum Patent 249378.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1913 ab. Längste Dauer: 29. Juli 1926.

Durch Patent 249378 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsapparate ohne Kondensor und m'ft einer oder mehreren, das Licht diffus zerstreuenden, parallel zum Diapositiv angeordneten Scheiben bekannt geworden, bei welcher parallel oder geneigt zur Oberfläche des Diapositivs Röhrenglühlampen angeordnet sind. Bei dieser Anordnung erzeugt jeder der geradlinigen Leuchtfäden ein unscharfes, bandförmiges Lichtbild auf dem Bildschirm, wenn man die Mattscheibe sehr durchsichtig macht oder wegläßt. Hierauf weiterbauend kam dem Erfinder die Erkenntnis, daß sich die von den geradlinigen Leuchtfäden ausgehenden Lichtstrahlen so vereinigen lassen müssen, daß die Lichtflecke nebeneinander zu liegen kommen und keine Überlagerung und keine Lücken auf der Bildschicht entstehen. Diese folgerichtige Weiterbildung des Erfindungsgedankens des Hauptpatents ist Gegenstand der vorliegenden Zusatzerfindung. Diese besteht im wesentlichen darin, daß die Lichtquellen unter sich und von der zu projizierenden Platte einen solchen Abstand haben, daß die Lichtkegel, die von einander entsprechenden Punkten der Leuchtfäden als Spitzen zu der Öffnung der Linse oder Blende als gemeinsamer Basis sich erstrecken, von der Bildschicht des Diapositivs derart geschnitten werden, daß die entstehenden, der Linsen- oder Blendenöffnung kongruenten Schnittfiguren mit ihren Rändern sich berühren oder auf einen · Bruchteil ihres Durchmessers sich überdecken.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι die neue Anordnung von Lichtquellen zu projizierender Platte und Linse in schematischer Ausführung.

Fig. 2 zeigt eine zweckmäßige Blendenform.

Fig. 3 und 4 zeigen ebenfalls in schematischer Ausführung von der Fig. 1 abweichende Anordnungen der Teile der Beleuchtungsvorrichtung.

Es sei α die projezierende Linse, b, b₁ b₂. . . die zur Verwendung gelangenden Lichtquellen, z. B. Röhrenglühlampen o. dgl., χ die zu projizierende Platte, S der Lichtschirm für das projizierte Bild, s die Ebene, in der sich die von der Ebene der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen vereinigen, ferner e der Abstand der Lichtquellen b voneinander, g der Abstand der Ebene der Lichtquellen von der Platte x, c der Abstand der Platte χ von der Linse a, A der Abstand des Schirms S von der Linse a.

Vorliegender Erfindung gemäß sind nun die Lichtquellen b in solchem Abstand e voneinander und in einem Abstand g von der Platte χ angeordnet, daß die in der wagerechten Mittelebene der Linse α von in dieser Ebene liegenden Punkten der Lichtquellen

nach den Rändern der Linse gezogenen Strahlen sich in der Bildschicht der Platte χ durchkreuzen, d. h. die der Linsen- bzw. Blendenöffnung h entsprechenden Schnittfiguren der Lichtkegel von den genannten Lichtquellenpunkten zu der Linsenöffnung berühren sich in der Bildschicht der Platte. Ist dies der Fall, so ergibt sich mit den Bezeichnungen der Fig. ι aus der Ähnlichkeit der Dreiecke

ίο E-K-R und b-b^E, daß sich die Seiten K-R und &-&J verhalten wie die Höhen dieser Dreiecke, d. h. wie g zu c. Man hat also

Da nun die Ebenen χ und S konjugiert sind, so gilt, falls man die Dicke der Linse a vernachlässigt,

~+τ — y ·

Aus den beiden letzten Gleichungen folgt, wenn man noch das Vergrößerungsverhältnis m

in den konjugierten Ebenen m = — einführt,

als Bedingung für das Zutreffen obiger Forderung die Gleichung

^ Λ

worin f die Brennweite der Linse und m = —

das Vergrößerungsverhältnis zwischen dem Bild auf der Platte χ und seiner Projektion auf den Schirm 5 darstellt.

In Fig. ι sind rechts herausgeklappt die kreisförmigen Lichtflecke B, B₁ und B₂ vom Durchmesser k gezeigt, die den punktförmigen Lichtquellen b, b_x und b₂ entsprechen und die man nach Herausnahme des Diapositivs mit derselben Annäherung als gleichmäßig hell betrachten kann, mit der die öffnung der Linse oder Blende als von den einzelnen Lichtquellen gleichmäßig beleuchtet anzusehen ist.

Diese Lichtkreise berühren sich an den Rändern, . weil sie konjugierte Bilder der in der Bildschicht von den sich durchdringenden Lichtkegeln erzeugten Lichtkreise darstellen. Gehören die Punkte b, b₁ und δ₂ geraden, senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden Leuchtfäden an, so erhält man an Stelle der Lichtkreise Lichtbänder, deren Breite gleich dem Durchmesser der Lichtkreise ist. Die Länge der Leuchtfäden ist ebenso wie die Anzahl der in Abständen e parallel angebrachten Leuchtfäden durch den öffnungswinkel der Linse bestimmt. Denkt man sich die Helligkeit des Leuchtfadens auf eine große Zahl von Punkten seiner Länge verteilt, so erzeugt jeder dieser Punkte einen Lichtkreis vom Durchmesser k, und das Lichtband entsteht durch gewissermaßen schichtenweise Übereinanderlagerung dieser Kreise. Die Helligkeit an verschiedenen Stellen des Lichtbandes ist durch die auf eine solche Stelle fallende Zahl der »Schichten« bestimmt; sie nimmt, wie leicht nachzuweisen ist, von der Mitte des Bandes proportional der Sehne oder, was dasselbe ist, der halben Sehne des Kreises ab.

In der Berührungslinie zweier Lichtbänder wäre also die Helligkeit gleich Null. Dies wird vermieden, wenn man den Abstand der Leuchtfäden gegen den genannten Wert um einen geringen Betrag verringert; so fällt z. B. bei einer Verringerung des Abstandes um 4 Prozent die Lichtstärke an keiner Stelle unter die Hälfte ihres sonstigen Mittelwertes, was für photographische Zwecke und für Projektion als genügend zu erachten ist.

Denselben Zweck, daß nämlich die Lichtstärke am Streifenrand nicht auf Null sinkt, kann man auch durch Begrenzung der kreisförmigen Blende mit geraden, parallel zur Richtung der Leuchtfäden verlaufenden Linien gemäß Fig. 2 erreichen. In diesem Fall ist in die oben angeführte Grundgleichung die verkürzte Höhe der Blende als Wert h einzusetzen. Zur Milderung der Übergänge von einem Streifen zum anderen kann die Begrenzungslinie anstatt gerade auch leicht geneigt oder leicht gekrümmt ausgeführt werden.

Denselben Zweck würde auch eine zwischen Lichtquelle und Diapositiv eingeschaltete Mattscheibe erfüllen, die zugleich zur Unschädlichmachung von Abweichungen der Vorrichtung von ihrer mathematisch genauen Form infolge unscharfer Einstellung oder infolge ungenauer Ausführung geeignet wäre.

Die bisherigen Ausführungen über geradlinige Leuchtfäden treffen annähernd auch auf leicht kreisförmig oder spiralig gekrümmte o. dgl. Leuchtfäden zu. Auf der inneren Seite der Krümmung wird allerdings die Helligkeit etwas größer sein als auf der äußeren Seite. Scharfe Krümmungen und Ecken in den Leuchtfäden wurden Lichtflecken hervorrufen.

Ordnet man die Lichtquellen in zwei Ebenen abwechslungsweise an und sorgt dafür, daß sich die Schnittfiguren der Lichtkegel mit der Bildebene ebenfalls wieder berühren, so erhält man die Anordnung nach Fig. 3. Die durch den verschiedenen Abstand der Lichtquellen von der Linse bedingte Ungleichheit in der Beleuchtung ist praktisch belanglos.

Folgen gemäß Fig. 4 auf je einen Faden in der einen Ebene je zwei Fäden in der anderen Ebene, so lassen sich die Lichtquel- ·. len der zweiten Ebene durch Spiegel I ersetzen, und diese Anordnung bewirkt die Ausnutzung von drei Strahlenbüscheln jedes Leuchtfadens statt nur eines bei der gewöhnlichen Anordnung. ;

Sind die Lichtquellen nicht, wie bisher angenommen mathematische Linien, sondern Leuchtfäden oder Leuchtstäbe von endlicher Breite, so ist in die Grundgleichung deren Achsenabstand einzusetzen. Die breiten Lichtquellen kann man sich dadurch entstanden denken, daß neben den Lichtquellen b, b₁ und S₂ der Fig. ι und symmetrisch zu ihnen weitere unendlich dünne Lichtquellen in sehr

ίο geringem Abstand angefügt werden. Die von letzteren herrührenden Lichtkurven sind gegen die von b, b_ls &₂ usw. herrührenden Kurven gleichfalls symmetrisch versetzt, wobei die versetzten Kurven die von den mittleren Kurven an ihrer Berührungsstelle fast lichtlos gelassene Fläche überbrücken, und zwar um so mehr, je breiter die Lichtquellen im Verhältnis zu ihrem Abstand sind.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsapparate, Zusatz zum Patent 249378, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen unter sich und von der zu projizierenden Platte solchen Abstand haben, daß die Lichtkegel, die von einander entsprechenden Punkten der Leuchtfäden als Spitzen zu der öffnung der Linse oder Blende als gemeinsamer Basis sich erstrecken, von der Bildschicht des Diapositivs derart geschnitten werden, daß die entstehenden, der Linsen- oder Blendenöffnung kongruenten Schnittfiguren mit ihren Rändern sich berühren oder auf einen Bruchteil ihres Durchmessers sich überdecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der geradlinigen Leuchtfäden kreisförmige, zur optischen Achse konzentrisch angeordnete Leuchtfäden Verwendung finden.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Leuchtfäden Winkelspiegel in solcher An-Ordnung eingeschaltet sind, daß die von den Leuchtfäden über die Spiegel auf die Linsen- oder Blendenöffnung geworfenen Lichtkegel im Verhältnis zueinander und zu den von den Leuchtfäden direkt wirksam werdenden Lichtkegeln derselben Bedingung genügen, die in Anspruch 1 für die direkten Strahlen aufgestellt worden ist.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der dünnen Leuchtfäden von Glühlampen gerade bzw. kreisförmige Lichtquellen beliebiger, auf die Länge der Lichtquelle sich gleichbleibender Breite treten, deren Mittellinie den in Anspruch 1 aufgestellten Bedingungen genügt.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Blenden Verwendung finden, die durch zwei symmetrisch gegenüberliegende und den Leuchtfäden parallel laufende Sehnen begrenzt sind, an deren Stelle auch leicht gekrümmte oder gewellte, zu den Leucht- . fäden etwas geneigte Linien treten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.