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Projektionskaleidoskop Die Kaleidoskope für subjektive Betrachtung
sind sehr einfach .gebaut. Sie bestehen aus zwei Spiegeln, die einen gewissen Winkel
miteinander bilden und auf die schräggeblickt wird. Deses Bild läßt sich aber wegen
der schrägen Blickrichtung nicht projizieren. Nun hat man schon Einrichtungen getroffen,
um solche Kaleidos'kopbilder projizieren zu können, und zwar so, daß man Prismen,
deren Wände nach innen total reflektieren, zwischen den Projektionsgegenstand und
das Projektionsobjektiv einschaltete. Diese ' Prismien geben aber eine ungünstige
Ausnutzung der Helligkeit, worüber Näheres am Schluß der Beschreibung ausgeführt
ist.
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Die Erfindung bezweckt, Kaleidoskopfiguren mit größer Helligkeit und
Ausdehnung zu projizieren. Sie erreicht dies dadurch, daß als Objekt ein Kreissektor
benutzt wird, der zunächst durch ein Objektiv im Unendlichen abgebildet wird. Das
aus dem, Objektiv austretende Licht durchläuft nun auf seinem Wege zum Projektionsschi=
Eine. Reihe von Spiegelgruppen, von denen jede eine verscchle den große Drehung
des Kreissektorbildes um den Kreismittelpunkt herbeiführt. Es gibt nun zwei Möglichkeiten,
die Spiegelgruppen in den Strahlengang einzuschalten. Es 'kann dies zeitlich nacheinander
oder örtlich hintereinander geschehen.
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Die erste Möglichkeit wird erfindungsgemäß durch eine `Torrichtung
bewirkt, in welcher eine Scheibe, deren Achse parallel der optischen Achse liegt
und deren Peripherie vor dem Objektiv liegt, welches als Objektiv einen Kreissektor
im Unendlichen abbildet, in schnelle Umdrehung versetzt wird.- Auf der Peripherie
dieser Scheibe sind Gruppen von Reversionsprismen angebracht, und zwar stets zwei
solcher Prismen hintereinander. In jedem Paar der Reversionsprismen bilden die Reflexionsebenen
einen verschiedenen Winkel miteinander. Wenn z. B. sechs solcher Paare auf der rotierenden
Scheibe angebracht- sind, so bilden die Reflexionsebenen nacheinander Winkel von
o, ;o, 6o, 9o, 120, i 5o' miteinander.
Dadurch wird das Bild des
als Objekt dienenden Kreissektors, welcher in diesem Falle 30° umfassen muß, um
o, 6o, i 2o, i 8o, a@to, 300- gedreht. Dadurch, daß stets zwei r,eversionsprismen
hintereinander angebracht sind, wird erreicht, daß bel der Fortbewegung jedes einzelnen
Paares das von ihm gedrehte Bild keine weitere Bewegung erfährt, sondern auf dem
Projektionsschirm stillsteht.
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Nun erfordert aber ein richtiges Kaleidoskopbild nicht nur die Wiederholung
eines Kreissektors in verschieden gedrehten Lagen, sondern auch die Einschaltung
von Spiegelbildern des Sektors zwischen je zwei verschiedenen Stellungen. Dies wird
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so bewirkt, daß -vor die rotierende Scheibe
e'ne Spiegelgruppe vorgeschaltet ist, welche teils die Strahlen imverändert durchläßt,
teils ein Spiegelbild derselben ergibt, indem ein durchsichtiger Spiegel mit einem
Doppelspiegel verbunden ist. Yor die ganze Anordnung wird zweckmäßig ein System,
bestehend aus einer gleich starken Konvex- und Konkavlinse, vorgeschaltet, durch
deren Abstandsänderung die Wirkung einer Konvexlinse von wechselnder Brennweite
entsteht. Dadurch lassen sich- in einfacher Weise die aus der Vorrichtung parallel
austretenden Strahlen auf dem Projektionsschirm in beliebiger Entfernung vereinigen.
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Die zweite Möglichkeit wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
@ erwirklicht, in welcher ebenfalls wieder ein Kreissektor durch ein Objektiv im
Unendlichen abgebildet wird, vor dem Objektiv aber in fester Anordnung hintereinander
mehrere durchsichtige Spiegel. stehen, welche um ,I5' gegen die optische Achse nach
verschiedenen Richtungen geneigt sind. In einiger Entfernung von diesen Spiegelgruppen
stehen wiederum Spiegelgruppen, und zwar zu jedem durchsichtigen Spiegeleine zugeordnete
Spiegelgruppe, welche die Lichtstrahlen, die durch die durchsichtigen Spiegel senkrecht
zur optischen Achse abgelenkt waren, wieder parallel zur optischen Achse weiterleitet.
Diese Spiegelgruppen bestehen entweder aus zwei Spiegeln, von denen der eine ein
Reversionsprisma ist, oder aus drei Spiegeln, von denen das eine Paar rechtwinklig
zueinander steht. Durch einmalige richtige Drehung der Reversionsprismen oder der
rechtivirikligen Doppelspiegel tun die optische Achse läßt sich dann dem Bilde des
Kreissektors die gewünschte Lage geben. Auch hier wird zur Erzeugung der zwischenliegenden
Spiegelbilder jcder Spiegelgruppe die beschriebene durchlässige seitenvertauschende
Spiegelgruppe vorgeschaltet. Ebenso wird der ganzen Vorrichtung auch hier ztveckmäßig
das System aus einer gleich starken Konvex- und honkavlinse vorgeschaltet, das in
diesem Falle jedoch erheblich größer als bei der rotierenden Scheibe sein muß.
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Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind schematisch in den Abb.
i bis 7 der Zeichnung dargestellt, während die Abb.8 bis i o zur Erläuterung der
Helligkeit des projizierten Bildes dienen. Abb. i ist ein Schnitt längs der optischen
Achse und zeigt die Ausführung mit der rotierenden Scheibe. a ist ein Kreissektor
von 30 , b das Objektiv, welches ihn im Unendlichen abbildet. c ist die Achse einer
schnell rotierenden Scheibe, die an ihrer Peripherie mit den Reversionsprismen d
und e besetzt ist. Die Reflexionsebenen der Prismen d stehen sämtlich radial
während die der Prismen e einen wechselnden Winkel mit denen von d einschließen.
In Abb. 2 sind die verschiedenen Stellungen der Reflexionsebenen in der Aufsicht
dargestellt. Diese Vorrichtung würde ein Projektionsbild ergeben, wie es die Abb.
3 zeigt. Die Strahlen durchlaufen aber noch die Spiegelgruppe f, g, 1i.,
wobei fein halb .durchsichtiger Spiegel oder ein entsprechendes Pr.istna
ist, g und h ein Pentaprisma oder zwei in gleicher Lage stehende Spiegel. Nunmehr
entsteht ein Projektionsbild, wie es die Abb. q. zeigt. i und k
sind
eine Konkav- und eine Konvexlinse. durch deren Abstandsänderung die Erzeugung eines
reellen, scharfen Bildes auf dein Projektionsschirm bewirkt wird. Durch Auswechselung
der rotierenden Scheibe gegen solche mit einer anderen Anzahl von Spiegelgruppen
und dementsprechende Änderung des Kreissektors lassen sich Kale.idöskopfgu.ren verschiedener
Mannigfaltigkeit darstellen. Als Objekt dienen entweder gefärbte Glasteilchen, oder
man kann auch, was besondere leuchtende Farben ergibt, bestimmte Kristalle zwischen
Polarisationsfiltern verwenden. Abb.5 bis 7 zeigen die andere Ausführungsmöglichkeit
mit fest angeordneten durchsichtigen Spiegeln. Hier sind z. B. vier Spiegel 1m1,
m17,1713, nt@ hinter-
einander in der optischen Achse fest angeordiiet.
Sie lenken das Licht nach vier Spiegeln 1t,, Il. (tt,;, u." sind nicht dargestellt)
ab, welche es wieder parallel zur optischen Achse weiterleiten. Davar stehen die
Reversionsprismen or, o=, o;, oi, deren Stellung in der Aufsicht Abb. t> zeigt.
j,. gi, lt, und f;,>, g21, In. sind die seitenvertauschenden Spiegelgruppen,
deren Wirkung der Gruppe f, g, lt in Abb. i entspricht. Statt der Spiegelgruppen
17t, o, usw., bei denen durch die Stellung der spiegelnden Flächen der Reversionsprismen
den Bildern die gewünschte Lage gegeben wird. können auch Spiegel;f-tippen p, g,
r verwandt werden. In diesem Falle werden die Doppelspiegel g, r (Abb. ; 1 durch
Drehen um die Achse X-X eingestellt.
Die Abb. 8 bis io. geben Darstellungen
zur theoretischen Erläuterung, wodurch die Erfindung den bisher bekannten Methoden
der kaleidoskopischen Projektion überlegen ist. Wenn es sich z. B. darum handelt,
.eine Figur wie in Abb. 4. zu projizieren, die aus zwölf gleichen Sektoren besteht,
so wird das Projektionslicht-mit einer Vorrichtung nach der Erfndung, abgesehen
-von den geringen Reflexionsverlusten an den Oberflächen der Prismen und den geringen
Absorptionsverlusten, in zwölf gleiche Teile geteilt. Es erscheint also jeder Sektor
nur 1/12 so hell, als wenn nur ein Sektor ohne die Spiegelsysteme projiziert wäre.
'-Nun wird aber dadurch wieder an Helligkeit gewonnen, daß die Vergrößerung eine
schwache sein 'kann. Geht man z. B. von den Verhältnissen einer Kinoprojektion aus,
so muß der Lichtstrom an der engsten Stelle sich durch ein Bildfenster von einer
Ausdehnung 18 y, 2401m, also durch einen Kreis von 3o mm Durchmesser, pressen. Das
Projektionsobjektiv hat dabei im Durchschnitt eine Brennweibe von i 2o mm, also
bei einem Üffnungsverhältnis 1 :2 einen Durchmesser von 6o mm. Wenn man nun die
Forderung aufstellt, daß eine kaleidoskopische Projektion den üblichen Kinobildschirm
von oben nach unten ausfüllen soll, so würde man in den Lichtkreis, welcher 3omm
Durchmesser hat, den zu beleuchtenden Sektor legen, so ivie es Abb.8 zeigt. Dieser
Sektor braucht nun aber auf dem Projektionsschirm nicht die Diagonale auszufüllen,
sondern nur die Hälfte der kurzen Seite (Abb.9). Der übrige Kreis wird durch die
Spiegelbilder ergänzt. Die Vergrößerung steht also zu der eines Kinobildes im Verhältnis
wie .9 : 30 oder wie 3 : 10.
Man kann also ein Objektiv von 400 nun
Brennweite und Zoo mm Durchmesser benutzen. Dieses gibt elfmal so helle Bilder,
also wird der Lichtverlust, der durch die "Peilung der Lichtstrahlen durch die Spiegelgruppen
herbeigeführt war, wieder ausgeglichen.
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Benutzt man dagegen die Anordnung eines Instruments zur Projektion,
bei dem ein Prisma, dessen Innenflächen total reflektieren, zwischen den Gegenstand
und das Projektionsobjektiv geschaltet ist, so kann. das Prisma keinen größeren
Querschnitt als der zu projizierende Gegenstand besitzen. Würde man also den ganzen
Lichtkreis von 30 mm Durchmesser ausnutzen wollen, so müßte man ein quadratisches
Objekt von 21 mm Seiten= lange projizieren und dazu -ein vierseitiges Prisma verwenden,
dessen Querschnitt ein Quadrat von 21 mm Seitenlänge ist. Dadurch wird aber von
dem Objektiv von Zoo mm Durchmesser nur der mittelste Teil gedeckt, wie es Abb.
i o zeigt. Da. die Leuchtdichte auf dein Projektionsschirm proportional dieser Fläche.ist,
so verhält sich die Helligkeit eines solchen Geräts zu der Helligkeit des Erfindungsgegenstandes
im günstigsten Falle wie.
also ungefähr wie i : 6. Dies ist der Grund, warum der Erfindungsgegenstand im Gegensatz
zu den bekannten Geräten seiner Art die Möglichkeit gibt, Kaleidoskop-Z, in großen
Projektionsräumen vorführen zu können.