DE19510691A1 - Helligkeitsblende für Bildprojektoren - Google Patents

Description

In neuzeitlichen Vortragsveranstaltungen mit visuellen Hilfsmitteln hat sich die sogenannte Überblendprojektion von Diapositiven eingeführt, bei der mindestens zwei Projektoren gleichzeitig oder abwechselnd Bil­ der auf eine Projektionsfläche projizieren und wobei der Wechsel vom Bild des einen zu dem eines anderen Projektors häufig durch eine soge­ nannte Überblendung vorgenommen wird. Bei dieser Überblendung nimmt die Helligkeit des einen auf der Projektionsfläche wahrnehmbaren Bildes etwa in gleichem Maße ab, sogenannte Abblendung, wie die Helligkeit des neu erscheinenden Bildes zunimmt, sogenannte Aufblendung. Ebenso kön­ nen Bilder durch Auf- oder Abblenden oder schnelles Ein- oder Ausschal­ ten in bereits auf der Projektionsfläche stehenden Bildern erscheinen oder aus diesen verschwinden. Die herkömmliche Technik löst diese Auf­ gaben meist durch entsprechende Helligkeitsveränderungen der in den Projektoren befindlichen Projektionslampen. Zum Zwecke dieser Hellig­ keitsveränderung wird dabei die der jeweiligen Lampe zugeführte elek­ trische Leistung - meist mittels eines gesteuerten Halbleiterelements, eines sogenannten TRIAC - verändert. Diese Methode hat den entschei­ denden Nachteil, daß sich bei einer Glühlampe die spektrale Zusammen­ setzung des abgestrahlten Lichtes mit der Lampenleistung verändert. Nur der maximal erhitzte Glühfaden der Lampe gibt ein subjektiv als weiß empfundenes Licht ab, während mit der Verringerung der Lampenlei­ stung eine Verringerung der Farbtemperatur des Glühfadens, also eine Verarmung blau-violetter Farbanteile, einhergeht und somit das abge­ strahlte Licht über Gelb nach Rot geht, um im Infrarot zu verlöschen. Umgekehrt erscheint ein aufgeblendetes Bild zunächst tief rot, um erst anschließend mehr und mehr die als richtig empfundenen Farben anzuneh­ men. Diese Überblendtechnik löst zwar das beim Bildwechsel mit nur einem Projektor entstehende Problem der Zuschauerermüdung durch stän­ dige Hell-Dunkel-Wechsel, irritiert aber dafür den Zuschauer mit stän­ digen Farbverschiebungen der gezeigten Bilder. Soll für bestimmte Effekte das Bild sehr schnell auftauchen oder verschwinden, so muß dazu die Projektionslampe sehr schnell ein- oder ausgeschaltet werden, was sich nachteilig auf ihre Lebensdauer auswirkt. Ein weiterer Nachteil dieser Technik ist die Tatsache, daß sie nur mit entsprechend vorberei­ teten Projektoren angewendet werden kann. Eine Nachrüstung nicht über­ blendfähiger Projektoren ist im allgemeinen nicht möglich.

Die Erfindung soll die dargestellten Nachteile der bisherigen Technik beseitigen. Dazu müssen also projizierte Bilder in jedem Falle farbrichtig bleiben. Das heißt, sie dürfen sich, unabhängig vom Grad der Auf- oder Abblendung, nicht in ihrer spektralen Zusammensetzung verändern. Außerdem muß eine schnelle Helligkeitsänderung bei unveränderter Lampenleistung möglich sein. Und letztlich müssen sich vorhandene Projektoren ohne Eingriffe in den Projektor mit der neuen Technik nachrüsten lassen.

Erfindungsgemäß wird die erste Aufgaben dadurch gelöst, daß die abgestrahlte Lichtmenge nicht auf elektrischem Wege, sondern mit Hilfe einer in den Strahlengang gebrachten, mechanisch bewegten Blende verän­ dert wird. Dabei macht sich die Erfindung die Tatsache zu Nutze, daß ein undurchsichtiger Körper, der sich in den Strahlengang eines Projek­ tors bewegt, auf der Projektionsfläche umso weniger als erkennbar umgrenzter Körper wahrnehmbar wird, je weiter er von der Gegenstands­ ebene, zum Beispiel dem Diapositiv, und der Bildebene, der Projektions­ fläche, entfernt ist. Optisch am weitesten entfernt ist er in der Ebene des Glühfadens der Projektionslampe und in der Ebene des Zwi­ schenbildes dieses Glühfadens. Die Glühfadenebene selbst ist nicht zugänglich. In nächster Nähe zu ihr wäre eine Blende nach dem Gedanken der Erfindung zwar unterzubringen, würde aber wahrscheinlich eine Ver­ längerung des Lichtweges erzwingen und damit die maximale Lichtausbeute verringern. Die Anforderungen an die Wärmeabfuhr würden sich erhöhen. Dennoch sind diese Schwierigkeiten mit hinreichend bekannten Mitteln durchaus zu meistern, was sich besonders für Neuentwicklungen von Pro­ jektoren lohnen würde.

Das Zwischenbild des Glühfadens ist wesentlich leichter zugäng­ lich, weil es in der Nähe der Vorderlinse des Projektionsobjektivs ent­ steht. Außerdem ist dort bei neuzeitlichen Projektoren der Infrarotan­ teil des Spektrums schon weitgehend herausgefiltert, wodurch sich Wär­ meprobleme verringern.

Auch in der Nähe des Glühfadens oder seines Zwischenbildes werden Umgrenzungen einer Blende, also eines undurchsichtigen Körpers, beson­ ders bei starken Abblendungen und einer durch das gesamte Lichtbündel gehenden Hell-Dunkel-Grenze noch erkennbar. Gegenstand der Erfin­ dung ist die technische Ausführung einer Blende, bei der diese Grenze nicht mehr wahrnehmbar ist. Erfindungsgemäß wird diese Forderung dadurch erfüllt, daß die Grenze auf geeignete Weise aufgelöst wird. Das wird dadurch erreicht, daß die Blende nicht als völlig licht­ undurchlässiger Körper im Strahlengang des Projektors erscheint, son­ dern daß die Blende von einem völlig lichtdurchlässigen Teil nur zu einem völlig lichtundurchlässigen Teil bewegt werden kann, nachdem eine Zwischenzone durchlaufen worden ist, in der die Lichtdurchlässigkeit von einem Maximum gleichmäßig auf ein Minimum abnimmt. Dafür gibt es verschiedene technische Möglichkeiten, die sich durch die Struktur der Zwischenzone unterscheiden. Diese Struktur läßt sich bis zur Moleku­ largröße auflösen mit einer Blende ähnlich einem Verlauffilter, wie es in der Photographie verwendet wird. Diese Blende kann so durch den Strahlengang bewegt werden, daß, zum Beispiel beim Abblenden, ein völ­ lig transparenter Teil der Blende allmählich in einen völlig licht­ undurchlässigen Teil übergeht, wobei dieser in einer bevorzugten Aus­ führungsform zwecks besserer Wärmeabführung aus Metall oder einem Spie­ gelbelag besteht. Allerdings sind die Anforderungen an so eine Anord­ nung sehr hoch. Sie erfordert für den lichtdurchlässigen Teil ein Sub­ strat, das die Abbildungsqualität der Projektionsoptik nicht ver­ schlechtert, also zum Beispiel aus einer optischen Glasqualität her­ gestellt, planparallel geschliffen und mit einer Mehrschichtvergütung versehen ist. Sie darf ihre Eigenschaften auch unter erheblicher Wär­ meeinstrahlung und nach wiederholter Oberflächenreinigung über lange Zeit nicht verändern. Damit wird sie sowohl in der Anschaffung als auch im Unterhalt die teuerste Lösung.

Da aber die Blende in nächster Nähe zum Lampenglühfaden oder im Bereich seines Zwischenbildes eingesetzt werden soll, verringern sich die Anforderungen an die Feinstruktur der Zwischenzone so, daß man eine relativ einfache und preisgünstige Lösung anwenden kann. Erfindungs­ gemäß wird das dadurch erreicht, daß die Blende, im Folgenden als Ver­ laufblende bezeichnet, gewissermaßen als undurchsichtiger aber ausge­ franster Vorhang oder als an einer Kante sehr offenes Vorhanggewebe, das in Bewegungsrichtung immer dichter wird, ausgeführt wird. Dabei ist beim voll aufgeblendeten Projektor kein Bestandteil der Verlauf­ blende im Strahlengang. Beim voll abgeblendeten Projektor ist der gesamte Strahlengang durch den völlig undurchsichtigen Teil der Ver­ laufblende verschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird allerdings kein Gewebe, sondern ein mechanisch stabiles Material, Metall oder Plastik, verwendet, das mit entsprechenden Aus­ sparungen oder Öffnungen versehen wird.

Wird Plastikmaterial verwendet, dann muß ein Wärmestau in den im Strahlengang liegenden Teilen der Verlaufblende so weit wie möglich vermieden werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform benutzt dazu auf der objektivseitigen Fläche einen wärmereflektierenden Belag. Wird hierfür ein spiegelnder Belag gewählt, so wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, den Wiedereintritt vagabundierender Strahlen in das optische System des Projektors durch eine geeignete Strukturierung der Rückseite der Verlaufblende, also der Spiegelunterlage, zu verhindern. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Strukturierung benutzt kleine paral­ lele Rippen mit einem Winkelprofil, durch das reflektierte Strahlen in eine nichtstörende Richtung, beispielsweise gegen die geschwärzte Innenseite eines Schutzgehäuses abgelenkt werden.

Wird die Verlaufblende aus Metall hergestellt, so kann ihre Ober­ fläche geschwärzt werden, da die hohe Wärmeleitfähigkeit des Metalls die eingestrahlte Energie hinreichend gleichmäßig verteilt, so daß sie weitgehend von der gesamten Oberfläche der Verlaufblende in die Umge­ bung abgestrahlt werden kann.

Die Aussparungen der Zwischenzone können zum Beispiel die Form nebeneinanderliegender, gleichschenkliger Dreiecke haben, die beim Abblenden mit ihrer nahe der Kante der Verlaufblende liegenden Basis zuerst in den Strahlengang eintreten und bei fortschreitender Bewegung das durchtretende Licht bis zum Erreichen der Dreiecksspitzen stetig verringern. Danach wird die Bewegung soweit fortgesetzt, bis das gesamte Strahlenbündel von undurchlässigem Material verdeckt ist. Die Dreiecke können auch zur Tropfenform verrundet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verlaufblende werden Aussparungen oder Öffnungen nicht regelmäßig nebeneinander, sondern in Größe, Form und Dichte als möglichst unregelmäßiges Muster so über die Fläche der Ver­ laufblende verteilt, daß mit fortschreitender Abblendung die Gesamt­ fläche der im Strahlengang liegenden Öffnungen immer kleiner wird. Eine solche Anordnung erleichtert es Beugungsinterferenzen hervorgeru­ fen durch eine gitterartige Periodizität, zu vermeiden. Allerdings sind solche Interferenzen nur zu erwarten, wenn das Licht durch sehr kleine Öffnungen strahlt, das Bild also schon sehr stark abgedunkelt ist.

Das zur Abbildung beitragende Licht kann aber in seiner Gesamt­ heit sowohl durch Größe, Flächendichte und örtliche Verteilung (vor dem Zwischenbild ist der Einfluß größer als vor den Randstrahlen des Objek­ tivs) der Öffnungen als auch durch deren Transparenz beeinflußt werden. Um zu kleine Öffnungen zu vermeiden, können diese in den Stellungen der Verlaufblende, die einem stark abgedunkelten Bild entsprechen, mit einem gleichmäßig dunklen, neutralgrauen Filter hinterlegt werden. Die Anforderungen an dieses Filter sind wesentlich geringer, als die für ein Verlauffilter der oben geschilderten Art, weil hier das Filter nur von dem durch wenige, kleine Öffnungen fallenden Licht getroffen wird und die Qualität der Abbildung bei einem stark abgedunkelten Bild kaum noch beurteilt werden kann.

Die Bewegung der Verlaufblende kann linear in einer Ebene ver­ laufen, zwei oder mehr Verlaufblenden können gleich- oder gegenläufig in einer oder mehreren Ebenen bewegt, als flexibles oder jalousieartig gegliedertes Band von einer Rolle auf eine andere gewickelt werden, oder die Verlaufblende kann kreis- oder zylinderförmig gestaltet werden und eine Drehbewegung ausführen. Bei einer bevorzugten, kreisförmig drehbaren Ausführungsform (Fig. 1), ähnlich der Umlaufblende an einem Laufbild- (Kinefilm-) Projektor, kann ein Hellsektor (1) der Ver­ laufblende in einer Drehrichtung über die Zwischenzone (2) in einen Dunkelsektor (3) übergehen, der dem Hellsektor benachbart ist. Durch Umkehrung der Drehrichtung können dann auch sehr schnelle Auf- und Abblendungen erreicht werden, wodurch der zweite der eingangs geschil­ derten Nachteile herkömmlicher Technik beseitigt wird. Das kann durch eine nur für diesen Fall veränderte Antriebsmethode noch erleichtert werden. Dazu bietet sich ein magnetischer Antrieb, wie er aus der Relaistechnik oder von elektrischen Kameraverschlüssen bekannt ist, an. Noch schneller ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Zusatzblende in Form eines einzelnen Dunkelsektors zum Einsatz kommt, die den Hellsektor der voll aufgeblendeten Verlaufblende verdeckt. Sie kann auf der Achse der Verlaufblende oder auf einer getrennten Achse angebracht werden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt der Dunkel­ sektor der kreisförmigen Verlaufblende diametral zum Hellsektor und kann in jeder Drehrichtung über eine Zwischenzone erreicht werden. Diese Ausführungsform erlaubt bei kontinuierlicher Drehung in einer Richtung einen ständigen Wechsel zwischen Auf- und Abblendung, wie er bei bestimmten Projektionsaufgaben erwünscht ist.

Sowohl für die Form der Aussparungen, die beispielsweise als gerade oder gekrümmte strich- oder keilförmige, runde, ovale tropfen- oder sternförmige Öffnungen oder mehr oder weniger regelmäßige Kombina­ tionen daraus ausgeführt sein können, als auch für die Bewegungsart und -richtung der Verlaufblende können unzählige Lösungen gefunden werden, ohne sich von dem Grundgedanken der Erfindung zu entfernen.

Gleiches gilt für die Art des Antriebes, bei dem nur gewährlei­ stet sein muß, daß ein bestimmtes elektrisches Eingangssignal jeweils einer bestimmten Stellung der angetriebenen Blende zugeordnet ist und daß, zumindest bei einer Verlaufblende, alle diese Stellungen möglichst mit veränderlicher Geschwindigkeit erreicht werden können. Unter den vielen Möglichkeiten seien nur die Antriebe genannt, wie sie aus Dreh­ eisen- und Drehspulmeßinstrumenten bekannt sind, elektrische Positio­ nierer wie Servo- und Schrittmotoren und gewöhnliche Elektroantriebe mit Positionsrückmeldung.

Die für den gewählten Antrieb erforderliche Steuerelektronik kann so ausgeführt werden, daß sie mit jeder herkömmlichen Überblendtechnik und Projektorsteuerung kompatibel ist. Ihre praktische Ausführung ergibt sich aus dem jeweiligen Stand der Technik und ist nicht Gegen­ stand dieser Erfindung.

Die Forderung der Nachrüstbarkeit für vorhandene Projektoren wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß die Vorrichtung dem Projektor äußerlich so vorgesetzt werden kann, daß die Verlaufblende im Bereich des Zwischenbildes vor dem Projektorobjektiv zum Einsatz kommt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die Verlaufblende mit ihrem Antrieb und der gesamten Elektronik in ein flaches Gehäuse eingebaut, das eine Öffnung für die größtmögliche Austrittspupille aller vorgesehenen Objektive aufweist. Das Gehäuse wird so gestaltet, daß es weder die Bewegungen zum Scharfstellen des Objektivs noch die eines Diamagazins behindert.

Da für die Überblendprojektion meist zwei oder mehr Projektoren auf einem gemeinsamen Gestell montiert und optisch eingerichtet werden, ergibt sich für eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine besonders zweckmäßige Lösung. Hierbei werden die Vorsätze für die Projektoren mit dem Projektorgestell seiten- und höhenverschiebbar so verbunden, daß für jeden auf dem Gestell montierten Projektor der zuge­ hörige Vorsatz in eine optimale, unverrückbare Position gebracht werden kann. Dazu wird der jeweilige Vorsatz an einer vor dem Projektor ver­ laufenden Schiene seitlich verschiebbar angeklemmt, während ein ähnli­ cher Mechanismus im oder am Vorsatzgehäuse dasselbe für die Höhenein­ stellung ermöglicht. Durch vertikale und horizontale Justierbarkeit wird erreicht, daß Projektoren unterschiedlicher Anwendungsgebiete und Herkunft auf demselben Gestell verwendet werden können. Damit wird es möglich zwischen Durchlicht- und Auflicht-Projektoren unterschiedlicher Formate und zwischen Stand- und Laufbildprojektoren zu überblenden.

Claims (14)

1. Helligkeitsblende für Bildprojektoren, die so in den Strahlengang eines Projektors bewegt werden kann, daß der zunächst unbehinderte Lichtstrom bis zur völligen Blockierung allmählich verringert wird, ohne daß auf der Projektionsfläche Bewegungen oder Farbveränderungen wahrnehmbar werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie

• a) optisch weit entfernt von Gegenstands- und Bildebene eingesetzt wird,
• b) im Bereich allmählicher Lichtstromverringerung eine Zwischenzone aufweist, in der die Lichtdurchlässigkeit entgegen der Bewe­ gungsrichtung nahezu gleichmäßig abnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwi­ schen Projektionslampe und Diapositiv eingesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor dem Projektor, nahe dem Projektionsobjektiv eingesetzt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi­ schenzone als farbneutrales Graufilter ausgeführt ist, bei dem die optische Dichte entgegen der Bewegungsrichtung gleichmäßig zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt ist, das in der Zwischenzone eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, deren Gesamt­ fläche entgegen der Bewegungsrichtung abnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem lichtundurchlässigen Material hergestellt ist, das in der Zwischenzone eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, deren Flächen­ dichte in der Mitte schneller als am Rand und deren Gesamtfläche entgegen der Bewegungsrichtung abnimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Öffnungen mit einem farbneutralen Graufilter hin­ terlegt oder ausgefüllt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite mit einem reflektierenden Belag versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite mit einer Vielzahl von Rippen mit dreieckigem Querschnitt versehen ist, deren Flächen so gestellt sind, daß der größte Teil der reflektierten Strahlung in Richtungen außerhalb der Projektoroptik abgelenkt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kreisform ausgeführt ist und die Bewegung auf einer Kreisbahn stattfindet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein offe­ ner Kreis- oder Hellsektor, der den Lichtstrom nicht behindert, bei der Drehbewegung in einer Richtung von einem Zwischenzonen-Sektor gefolgt wird, an dessen Ende ein lichtblockierender Dunkelsektor folgt, der wiederum dem Hellsektor benachbart ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dun­ kelsektor diametral zum Hellsektor angeordnet ist und beide durch Zwischenzonensektoren getrennt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß sie in einem Gehäuse untergebracht ist, daß einem Projek­ tor vorgesetzt werden kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem Projektorgestell höhen- und seitenverstellbar befestigt wer­ den kann.