Infrarotstrahlenprojektor
Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahlenprojektor mit einer Strahlenquelle, die infrarotes und sichtbares Licht ausstrahlt, mit Mitteln zum Konzentrieren dieser Strahlung und mit einem Filter zum Unterdrücken des sichtbaren Lichtes, welches Filter eine auch für sichtbares Licht durchsichtige Unterlage aufweist, auf der Filterschichten angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte durchsichtige Unterlage zwischen den erwähnten Filterschichten angebracht ist.
Da das für die meisten Verwendungsmöglichkei- ten wichtigste Infrarotstrahlungsband in dem Spektrum nahe an dem sichtbaren Licht liegt, haben gewöhnliche optische Strahlenquellen eine gute Aus beute im Infrarotgebiet und strahlen gleichzeitig eine erhebliche Menge sichtbaren Lichtes aus. Da die benötigte Infrarotstrahlung im Spektrum sehr nahe an dem sichtbaren Licht liegt, bedeutet dies, dass die Durchlässigkeit des Filters in bezug äuf die Wellenlänge sehr schroff bei dem Übergang von sichtbarem Licht auf Infrarotlicht verlaufen muss.
Ein optisches Filter für das sichtbare Gebiet des Spektrums kann auf übliche Weise wie folgt hergestellt werden. Es wird ein Aufbau auf Basis von Glas benutzt, das für das ganze Gebiet des sichtbaren Lichtes durchlässig ist, worauf Farbstoffe in das Glas eingebracht werden, welche das Glas für einen bestimmten Spektralbereich undurchlässig machen. Auf diese Weise erhält man ein optisches Filter mit Farbstoff in der Glasmasse. Für ein Filter zur Anwendung in einem Infrarotprojektor könnte ein Glas benutzt werden, das für die sichtbaren und naheliegenden infraroten Bereiche durchlässig ist, welchem Glas sichtbares Licht absorbierende Farbstoffe zugesetzt werden.
Es ergibt sich jedoch, dass mittels der in das Glas einführbaren Farbstoffe lediglich ein Filter erhalten wird, bei dem die Durchlässigkeit für die Strahlung allmählich von dem sichtbaren Spektralbereich her bis zu dem naheliegenden Infrarotbereich zunimmt. Dies bedeutet in der Praxis, dass in bezug auf die Konzentration der Farbstoffe und die Stärke des Filters entweder ein Filter erhalten werden kann, das eine gute Durchlässigkeit für Infrarotlicht hat, das aber auch eine erhebliche Menge sichtbaren Lichtes durchlässt und das infolgedessen unbrauchbar ist, oder ein Filter, das praktisch kein sichtbares Licht durchlässt, das jedoch den grössten Teil der gewünschten Infrarotstrahlung absorbiert, so dass die optische Ausbeute bedeutend niedriger ist.
Die Einführung eines Farbstoffes in ein Glas bedeutet eine eingreifende Beschränkung der Wahl, da z. B. der Farbstoff in dem Glas löslich und bei der hohen Temperatur bei der Herstellung des Glases stabil sein muss. Es gibt Farbstoffe, welche die gewünschten optischen Eigenschaften besitzen, aber nicht die in diesem Falle gewünschten Eigenschaften.
Es wurde bekanntlich gefunden, dass bestimmte orga nische Farbstoffe die gewünschte Absorptionskurve haben, so dass die Absorption als Funktion der Wel lenlänge beim Übergang von dem sichtbaren Bereich auf den Infrarotbereich des Spektrums schroff abnimmt. Diese Farbstoffe sind jedoch wenig stabil bei der gewünschten Temperatur und sind in Wasser löslich. Sie lassen sich in Materialien mit hoher Wasserabsorption, z. B. ein durchsichtiges Zellulosemate- rial oder in ein Material auf Basis von Gelatine einbauen. Diese Materialien haben jedoch für das optische Filter weniger gewünschte mechanische Eigenschaften.
Sie lassen sich im allgemeinen nicht in Platten grosser Stärke herstellen; sie sind sehr zerbrechlich und weisen grosse Toleranzen in den Abmessungen in Zusammenhang mit der Umgebungsfeuchtig keit auf. - - Es - ist daher bereits an eine Trennung der opti- schen Funktionen von den mechanischen Funktionen des Filters gedacht worden. Als Stützkörper wird da bei bekanntlich ein Material verwendet, das für. Infra- rotlicht hinreichend durchlässig ist und das gute stabile mechanische Eigenschaften aufweist, wobei das optische Element auf dieser Unterlage festgeklebt wird. Die Herstellung eines s6lchen -Filters kann wie folgt geschehen.
Durchsichtige Zelluloseplatten mit einer Stärke von z. B. 60 u werden in eine wässerige Lösung eines Farbstoffes, z. B. Tartrazin, getaucht, welcher Farbstoff die gewünschten optischen Absorptionseigenschaften hat. Das Imprägnieren wird fortgesetzt, bis eine grosse Menge des Farbstoffes in das Material aufgenommen ist; dem Tauchbad können weitere gewünschte Mittel, z. B. Bengal Rose oder Patentblau zugesetzt werden. Darauf wird eine Anzahl imprägnierter Platten auf einer Glasplatte mit einer Stärke von z. B. 3 mm festgeklebt. Die Anzahl der Platten wird entsprechend den optischen Eigenschaften des herzustellenden Filters d. h. durch die Undurchlässigkeit für sichtbares Licht bedingt. Es sind z. B. vier gut imprägnierte Platten erforderlich, um praktisch alles sichtbare Licht einer Lampe von 35 W zurückzuhalten.
Als Quelle für Infrarotstrahlung kann z. B. eine Glühlampe verwendet werden, deren Glühfaden ein Licht mit einem hohen Prozentsatz von Infrarotstrahlung ausstrahlt; diese Lampe wird annähernd im Brennpunkt eines Parabolspiegels angeordnet, der die ganze Strahlung in einem Parallelbündel reflektiert, das durch ein auf die vorstehend geschilderte Weise hergestelltes Filter geht. Ein solcher Projektor kann ein lnfrarotstrahlenbündel mit einer Wellenlänge liefern, die 0,85 c überschreitet, während praktisch kein sichtbares Licht ausgestrahlt wird.
In einer möglichen Ausführungsform dieses Projektors sind diese Platten aus Zellulosematerial, welche die sichtbare Strahlung zurückhalten, im Innern des Projektors angeordnet, um sie vor atmosphäri- schen und mechanischen Einflüssen zu schützen, die bei zufälliger Reibung auftreten und die Filtergüte ändern könnten. Diese bekannte Anordnung hat jedoch bestimmte Nachteile.
Im Mondschein oder in Anwesenheit einer Lichtquelle, wobei die Vorderfläche des Projektors beleuchtet wird, wird die Strahlung des Mondes oder der Lichtquelle durch das komplexe Filter (durchsichtige Unterlage und Platten aus Zellulosematerial) reflektiert, welches Filter als ein - wenn auch unvollkommener - Spiegel wirksam ist, so dass der Projektor eine bestimmte Menge Licht auszustrahlen scheint.
Ausserdem sind bei dieser bekannten Ausfüh rungsform die Platten aus Zellulosematerial direkt der Hitze der Lampe ausgesetzt, so dass sie ziemlich unregelmässig erhitzt werden.
Sie verlieren dabei ihre Filtereigenschaften und daher wurde bisher bevorzugt, die Platten aus Zellulosematerial als Ganzes auf der Aussenseite anzubringen, aber in diesem Falle können sie, wie bereits gesagt, beschädigt werden, so dass sie wieder sichtbares Licht durchlassen.
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, bezweckt die vorliegende Erfindung einen Projektor zu schaffen, bei dem die durchsichtige Unterlage des Filters, z. B. Glas, zwischen den Filterschichten, z. B. zwischen den dünnen Farbstoffschlchten im Zellulosematerial, angebracht ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine einzige Filterschicht auf der Innenseite und mehrere Filterschichten auf der Aussenseite angebracht. In der Praxis hat es sich als zweckmässig ergeben, dass beim Anbringen verschiedener Filterschichten auf der Innenseite die Gesamtstärke derselben jedenfalls nicht grösser als 300 u sein darf, um die gewünschte Filterwirkung zu erhalten. Die innere Filterschicht ist dabei zu dünn, um in erheblichem Masse von der Lichtquelle erhitzt zu werden, so dass die Beschaffenheit des Filters und die Stabilität des Glases nicht gefährdet werden. Die äussere -Filterschicht verhütet, dass das Glas als reflektierender Spiegel wirksam wird.
Zufällige Beschädigung dieser äusseren Schichten hat geringe Wirkung, da jedenfalls die innere Schicht bestehen bleibt, die vollkommen geschützt ist, es sei denn, dass starke Stösse auftreten.