DE29522447U1

DE29522447U1 - Lichttonkopf für einen Tonfilmprojektor

Info

Publication number: DE29522447U1
Application number: DE29522447U
Authority: DE
Original assignee: Raytheon Marine GmbH
Current assignee: Ernemann Cinetec GmbH
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2005-06-10
Also published as: DE19521034B4; IT1282772B1; FR2735245A1; DE19521034A1; ITMI961112A0; US5740294A; ITMI961112A1

Abstract

Lichttonkopf für einen Tonfilmprojektor mit
a) einem austauschbaren Bauteil (1) enthaltend einer Laserdiode (11) mit elliptischer Strahldivergenz,
b) einer Kollimatorlinse (10),
c) einer festen Spaltblende (8), die in Richtung der Zylinderachse einer Zylinderlinse orientiert ist,
d) einem verkleinerndem Objektiv (13), welches die Spaltblende (8) auf eine Filmebene (F) verkleinert abbildet,
wobei das austauschbare Bauteil (1) mit einem rohrförmigen Festteil (12) mechanisch und optisch passend verbindbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Laserdiode (11) und Spaltblende (8) eine zusätzliche Blende (15) angeordnet ist, welche die auf die Mitte der Spaltblende (8) treffende Lichtintensität abschwächt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichttonkopf für einen Tonfilmprojektor. Lichttonköpfe und damit ausgestattete Tonfilmprojektoren sind bekannt. Lange Zeit verwendeten analoge und digitale Tonfilmwiedergabesysteme Lampen als Lichtquelle. Wegen Vorteilen hinsichtlich verminderter Wärmebelastung und besseren Signalen/Rauschverhältnis sind auch schon Infrarot-Laserdioden verwendet worden.
So ist aus DE-OS 2 144 385 bereits ein optischer Schallaufzeichnungskopf bekannt, bei dem eine lichtemittierende Diode in einem austauschbaren Bauteil enthalten ist, weiter eine Kollimatorlinse und eine Spaltblende, die in Richtung der Zylinderachse der Zylinder linse orientiert ist, und ein verkleinerndes Objektiv, welches die Spaltblende auf eine Filmebene verkleinert abbildet, vorgesehen ist, wobei das austauschbare Bauteil mit einem rohrförmigen Festteil mechanisch optisch passend verbindbar ist.
Aus der DE 38 78 998 T2 ist ein ähnlicher Lichttonkopf bekannt.
Die spektrale Selektion und an die Emission einer lichtquellenfungierenden Laserdioden angepasste Fotodetektoren sind zudem aus der EP 0 574 239 A1 bekannt; und aus der DE 43 27 343 A1 sind austauschbare Bauteile bekannt, bei denen die Baugruppen der Betriebselektronik mit wenigen leicht zugänglichen Bauteilen ausgeführt sind.
Die Lebensdauer der Laserdioden ist zwar hoch, aber doch begrenzt, und ein Ausfall der Infrarot-Laserdiode ist vom Filmvorführer nicht einfach feststellbar und ebenso wenig ist eine Justierung des Infrarot Strahl einfach möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Lichttonkopf zu schaffen, der verbesserte Eigenschaften besitzt, eine rasche Behebung durch einfachen Austausch der Laserdiode zuläßt und der überdies einfach zu fertigen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Lichttonkopf nach Anspruch 1. Durch die zusätzliche Blende wird eine Kompensation des nicht-linearen Übertragungsverhältnisses insbesondere bei großen Amplituden erreicht. Durch das Sichtfenster ist eine einfache Funktionskontrolle gegeben und das austauschbare Bauteil ermöglicht einen Ersatz der Laserdiode ohne Justage am Tonfilmprojektor.
Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weiter ist vorgesehen, auch elektrische Baugruppen in das austauschbare Teil aufzunehmen. Bekanntlich weisen kommerziell erhältliche Laserdioden Exemplarstreuungen auf, die eine optische, thermische und elektronische Justage erfordern. Die thermische Justage wird gewöhnlich durch elektrische Peltierkühlung realisiert. Das austauschbare Teil enthält dann erfindungsgemäß alle justierbedürftigen Teile, alle Justagen können also bei dessen Herstellung im Werk vorgenommen werden.
Der Klirrfaktor der analogen Tonübertragung wird besonders weitgehend minimiert, wenn eine zusätzliche Blende zwischen Laserdiode und Spaltblende angeordnet wird, welche die Intensitätsverteilung über die Länge des Spaltes homogenisiert.
Ein Tonfilmprojektor wird vorteilhaft nach den Ansprüchen 5 oder 6 ausgeführt.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnung.
1 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus einem Tonfilmprojektor mit Lichttonkopf im Längsschnitt, Tonfilm und Detektor;
2 zeigt dasselbe in einem dazu orthogonalen Schnitt;
3 zeigt schematisch die zusätzliche Blende im elliptischen Lichtbündel.
Im Beispiel der 1 ist das austauschbare Teil 1 rohrförmig ausgebildet und erhält die Laserdiode 11, welche rotes Licht hier bei 670 nm emittiert und eine kommerziell erhältliche Type – z. B. von Toshiba oder Phillips – ist, sowie die Kollimatorlinse 10. Ferner ist darin eine elektronische Baugruppe 20 enthalten, welche alle zu dem Exemplar der Laserdiode 11 passend zu justierenden Elektronik-Teile der Betriebselektronik für die Laserdiode aufweist.
Ein weiteres rohrförmiges Teil 12, das in den Tonfilmprojektor fest eingebaut ist, trägt eine Zylinderlinse 9, die Spaltlinse 8 und das Objektiv 13, das auch eine einzelne Linse sein kann, da die Lichtquelle – die Laserdiode 11 – ja schmalbandig ist. Das austauschbare Teil 1 und das rohrförmige Teil 12 weisen Passungen 111 und 121 auf, welche zusammen mit einem Arretierungselement A die reproduzierbare Trennung und Verbindung der beiden Teile 1, 12 ermöglichen, und zwar auch bei Austausch des Exemplars des austauschbaren Teils 1 gegen ein Ersatzteil. Zusammen mit den darin enthaltenen Bauteilen bilden die Teile 1 und 12 den Lichttonkopf L.
Die Laserdiode 11, weist, wie bei diesen Bauteilen üblich, eine elliptische Divergenzverteilung auf. Sie ist so angeordnet, dass in der Abbildungsebene der 1 die minimale Divergenz vorliegt. Die Kollimatorlinse 10 macht daraus ein elliptisches Parallelbündel.
Die Achse der Zylinderlinse 9 ist ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene, so dass sie auf die Spaltblende 8 ein sehr niedriges und breites Bild der Lichtquelle 11 wirft.
Die Spaltblende 8 wird also mit hohem Wirkungsgrad ausgeleuchtet. Das Objektiv 13 bildet die Spaltblende 8 verkleinert auf den Film F ab, wo somit digitale und/oder analoge Tonspur von einem exakten scharfen schmalen Streifen beleuchtet wird. Beim Digitalton wird die Breite nicht durch die gewünschte Frequenz bestimmt, sondern von der zu beleuchtenden Pixelgröße, die üblicherweise in der Größenordnung von 12 × 12 μm² ist. Der Photodetektor D, welcher Filter, Linse und dergl. CCD-Arrays oder Diodenzeilen enthalten kann, kann daher ein Tonsignal hoher Qualität aufnehmen
Bei dieser Anordnung verbleibt noch eine gewisse Variation der Lichtintensität über die Länge des Spaltes 8, bedingt durch die Mittenbetonung der elliptischen Divergenzverteilung. Weiter homogenisiert kann die Intensität im Spalt 8 durch eine vorgelagerte Blende 15, welche nahe der Zeichenebene der 1 liegende achsferne Lichtteile räumlich unterschiedlich ausblendet, wie unten dargestellt. Der Klirrfaktor der Tonwiedergabe wird damit weiter verbessert.
Die bevorzugte Lage der zusätzlichen Blende 15 ist im parallelen elliptischen Lichtbündel vor der Zylinderlinse 9, und zwar, um das austauschbare Teil 1 einfach und billig zu halten, montiert im rohrförmigen Teil 12.
2 zeigt die gleiche Anordnung in einer gegenüber 1 senkrechten Schnittebene und verdeutlicht so die elliptische Symmetrie. Die Divergenz des von der Laserdiode 11 ausgesandten Lichtbündels ist in dieser Ebene maximal, entsprechend der Breite des von der Kollimatorlinse 10 geformten Parallelbündels, die von der Zylinderlinse 9, deren Achse in der Zeichenebene liegt, nicht verändert wird. Die Spaltblende 8 wird so in voller Länge ausgeleuchtet.
Gleichzeitig zeigt 2 ein Beispiel für eine Anordnung zur Sichtkontrolle der Laserdioden-Funktion
Die Laserdiode 9 ist seitwärts durch die Fassung – Teil 12 – hindurchgeführt, ihre Seitenfläche bildet das Sichtfenster 90, das durch Streulicht aus der Linse 9 beleuchtet wird und mit dem Auge B des Bedieners beobachtet werden kann.
Alternativ kann z. B. auch ein Lichtleiter in den Raum zwischen Kollimator 10, Zylinderlinse 9 und Spaltblende 8 eingeführt sein, der im Randbereich des Lichtbündels endet. Das andere Ende des Lichtleiters kann dann freizügig an einer für den Bediener günstigen Stelle des Tonfilmprojektors angeordnet werden.
Stellt der Bediener den Ausfall des roten Lichts am Sichtfenster 90 fest, so tauscht er schnell und einfach den austauschbaren Teil 1 gegen ein Ersatzteil aus und schon ist der Tonfilmprojektor wieder voll funktionsfähig.
Fest eingestellte Spaltblenden werden z. B. durch Photolithographie und Ätzen von Metallfilmen auf transparenten Trägern hergestellt. Das bedingt aber Brechung und Dispersion des Lichtes beim Durchgang durch den Träger.
Für die Verhältnisse des Lichttonkopfs hat sich eine Spaltblende als vorteilhaft erwiesen, die aus einer freitragenden Folie oder einem Blech besteht, in die der Spalt in Breite und Länge wohl definiert und mit sauberen Kanten durch Laserstrahlschneiden und anschließendes Beizen (zum Entgraten) eingearbeitet wird.
Beispielsweise wird ein Blech von 0,03 mm Dicke aus Chromnickelstahl ein Spalt von 30μm Breite und 6,00 ± 0,05 mm Länge eingearbeitet.
Diese wird um Faktor 2,5 verkleinert auf die Filmebene (F) abgebildet.
Durch die exakte Herstellung auch der Spaltlänge ist kein weiteres Element zur Definition der wirksamen Spaltlänge im Strahlengang erforderlich; die Spaltblende ist somit die einzige begrenzende Blende des Lichttonkopfs. Auch sind keine Justagemöglichkeiten für die Spaltabmessungen möglich.
3 zeigt die Wirkungsweise der zusätzlichen Blende 15, die im Strahlengang vor der Spaltblende 8, vorzugsweise in parallel elliptischen Lichtbündel zwischen Kollimatorlinse 10 und Zylinderlinse 9 angeordnet ist.
Für eine verzerrungsfreie Wiedergabe des Analogtones ist eine gleichmäßige Ausleuchtung des Spaltbildes auf der Tonspur des Films F notwendig. Änderungen in der Lichtintensität führen zu einem nichtlinearen Übertragungsverhalten. Dies macht sich bei einem großen Amplitudenhub besonders bemerkbar mit einem der Krümmung der Übertra gungskennlinie entsprechenden hohen Klirrfaktor. Gegenüber der typischen Intensitätsverteilung hat die Spaltlänge des kollimierten Laserlichtes kann die in Homogenität durch Hinzufügen der Zylinderlinse 9 von ± 1,1 dB auf typisch ± 0,2 dB reduziert werden.
Kombiniert man die Zylinderlinse 9 mit einer Intensitätskompensationsblende 15 wie in 3 dargestellt, kann eine noch gleichmäßigere Ausleuchtung der Spaltblende 8 und damit des Spaltbildes erreicht werden mit einer weiteren Reduzierung des Klirrfaktors.
Der Strahlquerschnitt der Laserdiode 11 ist elliptisch. Die senkrechte Intensitätsverteilung fällt mit der Spaltlänge zusammen und bewirkt einen Abfall der Spaltausleuchtung von der Mitte zu den Enden hin. Die parallele Komponente wird durch die Zylinderlinse 9 zu einer Linie im Fokus des Zylinderlinse 9 konzentriert und hat damit keinen nennenswerten Einfluss auf die Intensitätsverteilung der Spaltausleuchtung.
Die Aufgabe der Intensitätskompensation 15 mit der Öffnung 150 liegt darin, die parallele Intensitätsverteilung ( I (lx) ) zu beschneiden durch Einengung des zugehörigen Strahlschnittes 100, wie in 3 angeordnet. Damit wird die senkrechte Intensitätsverteilung durch Variation der parallelen Komponente ausgeglichen (kompensiert).
Durch die Zylinderlinse 9 wird die durch die zusätzliche Blende 15 erzeugte Intensitätsverteilung im Fokus zu einer Linie vereint, die zur Beleuchtung der Spaltblende 8 dient.
Die Spaltausleuchtung ist über die gesamte Spaltlänge konstant. Abweichungen resultieren nur noch aus mechanischen Fehlern in der tatsächlichen Spaltbreite.
Die genaue Form des Ausschnittes 150 der zusätzlichen Blende 15 ist nicht auf das Beispiel der 3 beschränkt. Sie kann empirisch oder durch Simulationsrahmung ermittelt werden und ist natürlich von der Divergenzverteilung der verwendeten Laserdiode 11 abhängig. Die Ausführung erfolgt vorzugsweise wie bei der Spaltblende 8 durch Laserschneiden in Blech oder Folie oder auch durch Ätzen.
Für die Verwendung des Lichttonkopfes L zur Digitaltonabtastung ist die Homogenität der Spaltausleuchtung nicht so wichtig, aber natürlich auch sinnvoll.
Die Anordnung des Lichttonkopfes L im Tonfilmprojektor erfolgt vorzugsweise außerhalb der Tonrolle.

Claims

Lichttonkopf für einen Tonfilmprojektor mit a) einem austauschbaren Bauteil (1) enthaltend einer Laserdiode (11) mit elliptischer Strahldivergenz, b) einer Kollimatorlinse (10), c) einer festen Spaltblende (8), die in Richtung der Zylinderachse einer Zylinderlinse orientiert ist, d) einem verkleinerndem Objektiv (13), welches die Spaltblende (8) auf eine Filmebene (F) verkleinert abbildet, wobei das austauschbare Bauteil (1) mit einem rohrförmigen Festteil (12) mechanisch und optisch passend verbindbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Laserdiode (11) und Spaltblende (8) eine zusätzliche Blende (15) angeordnet ist, welche die auf die Mitte der Spaltblende (8) treffende Lichtintensität abschwächt.
Lichttonkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Blende (15) im parallelen elliptischen Lichtbündel vor der Zylinderlinse (5) im rohrförmigen Teil (12) montiert ist.
Lichttonkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das austauschbare Teil (1) die Kollimatorlinse (10) für das von der Laserdiode (11) ausgestrahlte Licht enthält, und das rohrförmige Festteil (12) den Spaltblende (8) und dahinter das Objektiv (13) enthält.
Lichttonkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtzuführeinrichtung ein Lichtleiter ist, der Licht aus einem Randbereich des Lichtbündels zwischen Kollimator (10), Zylinderlinse (9) und Spaltblende (8) aufnimmt.
Tonfilmprojektor mit einem Lichttonkopf (L) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein spektral selektiver und an die Emission der Laserdiode (11) angepasster Fotodetektor (D) vorgesehen ist.
Tonfilmprojektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das austauschbare Bauteil (1) von außen leicht zugänglich angeordnet ist.
Lichttonkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch – eine weitere Zylinderlinse (9), deren Zylinderachse in Richtung der großen Halbachse der Ellipse der elliptischen Strahlendivergenz der Laserdiode (11) orientiert ist, – ein Sichtfenster (90) und – eine sichtbares Licht aus dem Strahlengang des Lichttonkopfes (L) abzweigende und dem Sichtfenster (90) zuführende Anordnung.
Lichttonkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlinse (9) in ihrer Achsrichtung durch ihre Fassung in Form des rohrförmigen Festteiles (12) hindurchgeführt ist und so zugleich die Lichtzuführeinrichtung und das Sichtfenster (90) darstellt.
Lichttonkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdiode (11) für eine schmalbandige Emission im sichtbaren roten Spektralbereich ausgelegt ist und die feste Spaltblende (8) aus einem freistehenden, geschlitzten, opaken Träger besteht.