DE747547C - Optische Anordnung zum Absondern der Waermestrahlen aus dem Beleuchtungsstrahlengang von optischen Geraeten - Google Patents

Description

• Optische Anordnung zum Absondern der Wärmestrahlen aus dem Beleuchtungsstrahlengang von optischen Geräten In optischen Geräten, in denen wärmeempfindliche Objekte zu beleüdhten sind, z. B. in Projektoren für Y.ilrne, -aber auch bei Mikroskopen, wirkt häufig die mit dem sichtb aren Licht zugleich auf das Objekt gelenkte Wärmestrahlung sehr störend. Man hat ,deshalb verschiedene Wege eingeschlagen, um den ultraroten Anteil der Strahlung herabzusetzen. So wurden im Strahlengangderartiger Geräte Wasserkiivetten, metallisierte Gliasscheiben oder Drahtgeflechte angebracht.
• N N adh einem anderen bekannten Vorschlag er-, hält eine menie!kusförmige Kondensorlinse, in deren Krümmungsmittelpunkt die Lichtquelle steht, eine dünne Metallschicht. Alle diese Vorschläge bringen aber den Nachteil mit sieh, daß sie nicht nur den ultraroten Anteil der Strahlung, sondern :auch, wenn auch "in etwas geringerem Maße, den sichtbaren Anteil der Strah4ung schwächen. Deshalb wird bei Filmprojektoren, soweit ,die Projektion bei (kontinuierlich oder absatzweise) fortgeschaltetem Film erfolgt, meistauf:derartige Mittel verzichtet und- ihre Einschaltung in den Strahlengang nur im Falle einer Projektion des stillstehenden Filmes angewendet.
• Es ist auch bekannt geworden, zur Trennung des ultraroten und des sichtbaren -Strahlenanteiles voneinander dieUnterschiede im Grenzwinkel für :die Totalreflexion für verschiedene Wellenlängen auszunutzen. Die praktische Auswertung ,dieses Vorscb!lages scheiterte aber bisher daran, daß die in Betracht kommendenBeleuchtungsstrahlengänge nur in den seltensten Fällen völlig parallel gerichtetes Licht führen, vielmehr im allgemei:nen divergent oder konvergent verlaufen. In diesem Fall ist aber :der Wirkungsgrad einer im Strahlengang liegenden total "reflektierenden Fläche für die Aussonderung der C'ltrarotstrahlen nur äußerst gering.
• Gemäß der Erfindung wird nun die Ausnutzung der Unterschiede im Grenzwinkel tler "Totalreflexion für verschiedene Wellenlängen auch in divergenten und konvergenten Strahlengängen dadurch ermöglidht, daß mehrere Prismenflächen in den Strahlengang so hintereinander eingeschaltet sind, daß für jede Richtung der einfallenden Strahlen eines divergenten oder konvergenten Strahlen-Bündels -mindestens an einer ,dieser Prismen= flachen der Grenzwinkel für Totalreflexion des ultraroten Anteiles der Strahlen oder eines Teiles davon unterschritten wird.
• Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung erhält man, wenn man ein Prisma mit zwei im Strahlengang hintereinander liegenden total reflektierenden Flächen verwendet, die einen Winkel gegeneinander einschließen, der gleich ist dem Doppelten des kleinsten Lichteinfallwinkels zuzüglich des Üffnungswinkels des d :ivergenten oder konvergenten Strahlenbün-@:lels. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind vierPrisinenflächen so ianStrahlengang hintereinander` angeordnet, daß das ausfallend:,- Stralilenbünd-el im wesentlichen in der Verlängerung des einfallenden Strahlenhündels liegt. Hierdurch wird nicht nur eine Knickung des Stra'lileiiganges vermieden, sondern es wird auch durch .die verhältnismäßig hohe Zahl von Totalreflexionen eine weitgehende Aussonderung des ultraroten Anteiles der Strahlung ermöglicht.
• In manchen Fällen wird es sich empfehlen, daß in einem Strahlengang, in dem ein divergentes oder konvergentes S,tra'hlenbündel auftritt, außer .dem zur Trennung von Strahlen cles sichtbaren und des ultraroten Bereiches dienenden Prisma (bzw. Prismen) zusätzliche optische Mittel (Linsen, Spiegel) zur Herstellung einer im wesentlichen telezentrische Strahlen aufweisenden Strecke eingesc.'haltet sind.
• Weiterhin können zur Herabsetzung von Lichtverlusten durch Reflexionen an den Grenzflächen der zusätzlich in den Strahlen-, g ,ang zu bringenden optischen Teile diese Grenzflächen in an sich bekannter Weise mit einer Schicht mit geringerem Brechungsindex als dem des Stoffes, aus dem das optische Mittel bcste'lit, -ersehen sein.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des dargestellt. Es zeigen Fig. i ein Prisma finit zwei total reflektierenden Flächen, bei dem eine Knickung des Strahlenganges um etwa igo° erfolgt, Fig.2 ein Prisma mit vier total reflektierenden Flächen, hei dein eine Knickun.g.des Strahlenganges vermieden ist.
• In Fig. i sind die total reflektierenden Flächen eines Prismas P mit a und b bezeichnet. Das konvergente Stra11lenbündel ist durch die Grenzstrahlen i und 2 angedeutet. Ein in der Richtung i einfallender Strahl des sichtbaren Bereiches wird an der Fläche a ,gerade noch total reflektiert, während ein in clei- gleichen Richtung einfallender Ultrarotstrahl die Fläche a durchdringt find in Richtung der eingezeichneten Pfeile gebrochen wirrt. Ein in Richtung 2 einfallender Strahl ist bereits so weit vom Grenzwinkel x für die Totalreflektion des sichtbaren Strahlenbereiches entfernt, daß nicht mir die sichtbaren, sondern auch die ultraroten Strahlen total reflektiert werden. Für die Strahlen dieser Richtung ist jedoch eine Trennung vom sichtharen un#1 ultraroten Bereich dadurch erinäglicht worden, d.aß an der Fläche b eine nochmalige Totalreflexion stattfindet. * Dabei wird die günstigste Wirkung dann erzielt, wenn der Lichteinfallwinkel x, den der eine Randstrahl i gegenüber dem Einfallslot La auf die Fläche a. einschließt, gleich ist dem Win'lkel /#>, den der gegenüberliegende Randstrahl 2 gegenüber dem Einfallslot Lb auf die zweite Prismenfläche b einschließt. Es ist also x=P und der Prismenwirikel ;, - 2a + x, wobei x den .Öffnungswinkel des Strahlenbündels bezeichnet.
• Bei der Anordnung nach Fig.2 sind dem schon in Fig. i gezeigten Prisma zwei weitere total reflektierende Flächen hinzugefügt worden, so daß im ganzen vier Totalreflexionen li.intereinander erfolgen. Die Hauptrichtung des einfallenden Lichtbündels, das nachein-.der an den Flächen c, d, e und f total reflek-# in tiert wird, ist mit 3 bezeichnet. Die H@auptrichtung des ausfallenden Lichtbündels 3' bildet im wesentlichen seine Fortsetzung, so claß eine Knickung des Strahlenganges vermieden ist.
• Falls die Divergenz bzw. Konvergenz des Strahlenganges zu groß ist, um ein Prisma einfügen zu können, werden zweckmäßig noch zusätzliche optische :Mittel, insbesondere sammelnde bzw. zerstreuende Linsen oder Spiegel eingeschaltet, die eine im wesentlichen telezentrische Strecke des Strahlenganges erzeugen, in die dann die total reflektierenden Flächen einzubauen sind. Lichtverluste durch die an den Grenzflächen der zusätzlich erforderlichen optischen Teile stattfindenden Reflexionen lassen sich weitgehend vermeiden, wenn man in an sich bekannter Weise diese Grenzflächen mit einer Schicht versieht, die einen geringeren Brechungsindex aufweist als der Stoff, aus dein das optische Mittel hergestellt ist. Solche Schichten lassen sich durch Ätzung oder durch Aufdampfen von Alkali-Halogenidkristallschichten, insbesonrlexe Fluoriden, herstellen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCIIE: i. Optische Anordnung zum Absondern derWärmestrahlen aus dernBeleuchtungsstra#hlengang von optischen Geräten lediglieh unter Ausnutzung der Unterschiede im Grenzwinkel der Totalreflexion für - verschiedene Wellenlängen, insbesondere für Schmalfilmprojektoren, dadurch gekennzeichnet, .daß mehrere Prismenflächeia (a, b, bzw. c, d, e, f) in den Strahlengang so hintereinander eingeschaltet sind, daß für jede Richtung der einfallenden Strahlen eines -divergenten oder konvergenten Atrahlenbün:dels mindestens an einer dieser Prismenflächen der Grenzwin'.kel für Totalreflexion des ultraroten Anteiles der Strahlen oder eines Teiles davon unterschritten wird.
2. 2.OptischeAnordnung nachAnspruchi, .gekennzeichnet durch ein Prisma mit -zwei im Strahlengang hintereinander liegenden total reflektierenden Flächen, ,die einen Winkel (y) ,gegeneinander einschließen, der gleich ist .dein Doppelten des kleinsten Lichteinfal.lwinkels (a) zuzüglich des öffn.un;gswi.nkels (x) des divergenten oder konvergenten Strahlenlüind.els (1, a).
3. 3.OptischeAnordnunig nachAns;pruchi, dadurch gekennzeichnet, daß vier Prismenfläcihen so im S-tfa'hlengang hinterei:nander angeordnet sind, daß. das ausfallende Strahlenbündel (3') .m wesentlichen in der Verlängerung des einfallenden Strahlenbündels (3) liegt. .
4. 4. Optische Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet; d:aß in einen Str2!hl,engang, in .dem ein divergentes oder Konvergentes Strahlenbündel auftritt, außer dem zur Trennung von Strahlen des sicht-@llaren und .des ultraroten Bereiches dienenden Prisma (bzw. Prismen) zusätzliche optische Mittel (Linsen, Spiegel) zur Herstellung einer im wesentlichen telezentris-che Strahlen aufweisenden Strecke eingeschaltet sind.
5. 5. Optische Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzflächen der optischen Teile zur Herabsetzung von Reflexionsverlusten in an sich bekannter Weise mit einer Schicht mit geringerem Brechungsindex als dem .des Stoffes für die optischen Mittel versehen sind. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vorn Stand der Technik. sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsc,e Patentschrift ..... Nr. 573 153; französische Patents:cJhriften . Nr. 558 087, z6 59o.