DE747917C

DE747917C - Optisches Beleuchtungssystem fuer Bildwerfer

Info

Publication number: DE747917C
Application number: DES137909D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Stroeble
Priority date: 1939-07-19
Filing date: 1939-07-19
Publication date: 1944-10-20

Description

Optisches Beleuchtungssystem für Bildwerfer Die Erfindung betrifft ein optisches Beleuchtungssystem für Bildwerfer mit zwei mit den Hohlflächen gegeneinander gerichteten Reflektoren und- einem auf der Seite des Bildfensters angeordneten Lichtleitkörper, das ein Lichtbündel mit einem wesentlich von Null abweichenden Öffnungswinkel liefert, insbesondere ein Beleuchtungssystem für Schmalfilmprojektoren, wobei der zur optischen Achse im wesentlichen. parallele Strahlenverlauf vom ersten auf den zweiten Reflektor der Lichthauptrichtung im Lichtfeitkörper entgegengerichtet ist.
Bei einem derartigen Beleuchtungssystem sollen gemäß der Erfindung die als Parabolspiegel ausgebildeten Reflektoren einander so nahe gerückt sein, daß jedem Reflektor der Brennpunkt des gegenüberliegenden Reflektors näher liegt als der eigene Brennpunkt, und in dem einen B_ rennpunkt soll die Lichtquelle, im anderen die Eintrittsfläche des das Licht durch mehrfache Reflexion, insbesondere Totalreflexion, an das Bildfenster heranführenden Lichtleitkörpers stehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung «-erden die Hohlspiegel nahe aneinander gerückt, und ihre Brennweiten sind so bemessen, daß sich die Lichtquelle ganz oder teilweise außerhalb des durch die Hohlspiegel eingeschlossenen Raumes befindet. Die Parabolspiegelflächen können dabei Teile der äußeren Begrenzungsflächen eines im Bereich der parabolischen Flächen verspiegelten Glaskörpers bilden. Die Strahleneintrittsfläche dieses Glaskörpers kann eben' oder sphärisch ausgebildet sein. Bei konkaver Ausbildung der Strahleneintrittsfläche kann der. Mittelpunkt dieser Hohlfläche mit dem Brennpunkt der gegenüberliegenden Spiegelfläche zusammenfallen.
Abweichend hiervon können aber auch bei ebener Strahleneintritts- oder -austrittsflache des Glaskörpers oder bei sphärischer Eintritts- und Austrittsfläche, deren 'Mittelpunkt nicht mit dein Brennpunkt des gegenüberliegenden Spiegels zusammenfällt, eine oder beide Spiegelflächen eine von einem Paraboloid so weit abweichende Form erhalten, daß durch die Eintritt:- oder Austrittsfläche hervorgerufene sphärische Abweichungen korrigiert sind. Ferner ist es zweckmäßig, den Lichtleitkörper in optischem Kontakt mit dein die Parabolspiegelflächen tragenden Glaskörper zu bringen.
Die genannten Erfindungsmerkmale bringen gegenüber der eingangs angegebenen bekannten Beleuchtungsoptik folgende Vorteile: Jede Zone der Parabolspiegel liefert bei Ausnutzung einer besonders großen Apertur der Lichtstrahlen eine Abbildung der Lichtquelle, deren Größe im wesentlichen mit der der Lichtquelle übereinstimmt. Es ist die Sinusbedingung erfüllt, und eine aberrationsfreie Abbildung der Lichtquelle ist auch für die außerhalb der Achse gelegenen Punkte der Lichtquelle erreicht. Ferner lassen sich bei Anwendung der Lehre nach der Erfindung leicht Ausführungsformen finden, bei denen infolge Anordnung der Lichtquelle außerhalb des von den Hohlspiegeln eingeschlossenen Raumes die vön der Lichtquelle erzeugte Wärme leicht abgeführt «-erden kann. Bei Ausbildung der Parabolspiegelflächen als Teile der äußeren Begrenzungsflächen eines verspiegelten Glaskörpers ergibt sich, besonders wenn auch noch der Lichtleitkörper mit diesem Glaskörper in optischen Kontakt gebracht wird, ein geschlossenes, nur geringe optische Verluste aufweisendes und gegen Verlagerung der optisch wirksamen Flächen widerstandsfähiges Gebilde.
%A.ußer .der eingangs angegebenen bekannten Beleuchtungsoptik ist auch eine Optik zur Erzeugung eines schmalen, nur Parallelstrahlen führenden Strahlenbündels bekanntgeworden, die im wesentlichen aus drei Parabolspiegeln besteht. Von diesen sind zwei miteinander übereinstimmende mit den Hohlflächen einander zu gelehrt. Die Entfernung dieser Spiegel voneinander ist so groß, daß jedem Spiegel der eigene Brennpunkt bedeutend näher liegt als der Brennpunkt des gegenüberliegenden Spiegels. Zwischen ihnen befindet sich im Brennpunkt des ersten Parabolspiegels eine Lichtquelle, nahe dein Brennpunkt des zweiten der dritte, bedeutend kleiner ausgeführte Parabolspiegel, der seine Hohlfläche der des zweiten Spiegels zu kehrt und dessen Brennpunkt mit dem des zweiten Spiegels zusammenfällt. Die über alle drei Spiegel reflektierte Strahlung tritt durch eine Mittelöffnung des zweiten Parabolspiegels und durch eine röhrenförmige, innen finit einem die Reflexion verhindernden Überzug versehene Blende (zwecks Zurückhaltung etwa auftretender divergenter Strahlen) hindurch. Diese Anordnung eignet sich jedoch nicht als Beleuchtungsoptik für Bildwerfer und konnte auch dem Fachmann keine _Xnregung in Richtung der vorstehend erläuterten Erfindung liefern.
Als Lichtquelle kann zweckmäßig eine Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe Verwendung finden; jedoch eignet sich das Beleuchtungssystem gemäß der Erfindung auch für die gebräuchlichen Lichtquellen, also Glühlampen, Bogenlampen usw.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen Fig. i einen senkrechten Längsschnitt durch das Beleuchtungssystem, wobei als Lichtquelle eine Quecksilberdampf-Höchstdrucklatnpe dient. Fig.2 in einem weiteren Längsschnitt ein ähnliches Beleuchtungssystein mit einer Bogenlampe als Lichtquelle und einem .pyramidetistuiiipftörinig ausgebildeten Lichtleitkörper. Mit i ist die äußere Glasglocke und mit 2 die Lichtstrahlen aussendende Entladungsbahn einer Ouecksilberdampf-Höchstdrucklampe bezeichnet. Diese Entladungsbahn 2 liegt im Brennpunkt eines Parabolspiegels 3, dem ein gleicher Spiegel q. so gegenübersteht, daß die Hohlseiten einander zu bekehrt sind. Der Spiegel . «eist eine Öffnung 5 auf, durch die die I_ichtstrahlen in die Beleuchtungsoptik eintreten und die der Lichtduelle Raum bietet. hn Spiegel 3 befindet sich eine Öffnung C, in die ein als Lichtleitkörper dienender Glasklotz 7 von rechteckigem Querschnitt hineinragt. Die Strahleneintrittsfläche S dieses Glasklotzes befindet sich im Brennpunkte des Spiegels 4. Bei dieser Anordnung treffen die von der Lichtquelle-- ausgesandten Strahlen zunächst auf die Hohlfläche des Spiegels 3 und werden von dieser reflektiert, wobei alle Strahlen 1111 wesentlichen parallel gerichtet werden. Dir Spiegel .I sammelt dann sämtliche" Strahlen wieder in seinem Brennpunkt, so daß sie in den Glasklotz 7 eintreten. In diesem erfolgt die Weiterleitung der stark geneigt eintretenden Strahlen durch ein- oder melirinaligc Totalreflexion an den seitlichen Begrenzungsflächen des Glaskörpers. Schließlich treten die Lichtstrahlen durch, die Fläche 9 des Glaskörpers wieder aus und beleuchten hier ein Bildchen des in unmittelbarer- \ -Hie der Endfläche g geführten Filmes io.
Für den Fall, dala die Apertur des durch die Fläche g austretenden Lichtbündels zti grob sein sollte, kann der Glaskörper 7 die Forin eines Pyramidenstumpfe,#s erhalten, dessen größere Endfläche als Austrittsfläche dient. Durch diese Maßnahme wird eine Aperturverminderung des bei 8 eintretenden Lichtbündels erreicht.
Dieser Fall ist in Abb. 2 dargestellt. Mit i i und 12 sind hier wieder zwei Parabolspiegel bezeichnet, deren Hohlseiten einander zu gekehrt sind: Durch eine Öffnung des Spiegels i i ragt die positive Kohle 13 einer Bogenlampe so weit in den zwischen beiden Spiegeln liegenden Hohlraum hinein, daß ihre vordere Brennfläche 14 im Brennpunkt- des gegenüberliegenden Spiegels 12 liegt. Durch eine Öffnung des Spiegels 12 dagegen ist der pyramidenstumpfförmige Lichtleitkörper 15 so weit in den gleichen Hohlraum eingeschoben, daß die Lichteintrittsfläche 16 im Brennpunkt des Spiegels i i liegt. Die negative Kohle 17 der Bogenlampe kann durch eine Öffnung 18 des Spiegels 12 geführt sein, oder die Spiegel i i und 12 können auch so weit auseinandergerückt werden, daß der Halter dieser Kohle zwischen ihnen Platz findet. Die Spiegel 3, 4 bzw. i i und 12 können in bekannter Weise als Glasspiegel ausgebildet sein. Falls die verwendete Lichtquelle jedoch erhebliche Wärmemengen ausstrahlt, dürfte die Verwendung von Metallspiegeln zweckmäßiger sein. Als Grundmetall hierfür kommt z. B. Messing in Betracht, das nach der Formgebung und dem Polieren noch einen I_Tberzug aus einem hochreflektierenden Metall, z. B. Silber, Chrom, Al,uminium o. dgl., erhalten kann., In vielen Fällen wird es auch. möglich sein, die spiegelnden Flächen der beiden Parabolspiegel durch Außenflächen eines einzigen Glaskörpers zu bilden. Diese Flächen werden so weit verspiegelt, daß kein in den Glaskörper eintretendes Licht verlorengeht.
Die Strahleneintrittsfläche wird im Falle der Verwendung eines gemeinsamen Glaskörpers für beide Parabolspiegel zweckmäßig eben oder sphärisch bohl ausgebildet, insbesondere so, @daß - der - Mittelpunkt dieser Hohlfläche mit dem Brennpunkt der. gegenüberliegenden Spiegelfläche Hierbei können jedoch noch sphärische Aberrationen, besonders für die Strahlen auftreten, die von Punkten außerhalb der optischen Achse kommen. Diesem Umstand läßt sich gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch Rechnung tragen, daß bei ebener Eintritts- oder Austrittsfläche oder bei konkaver sphärischer Einritts- oder Ausrittsfläche, deren Mittelpunkt nicht mit dem Brennpunkt der gegenüberliegenden Spiegelfläche zusammenfällt, zur Korrektur der von der Eintritts- bzw. Austrittsfläche hervorgerufenen sphärischen Aberrationen eine öder beide 'Spiegelflächen eine von einem Paraboloid etwas abweichende Form erhalten.
Um ferner im Falle der Verwendung eines gemeinsamen Glaskörpers für beide spiegelnden Parabolflächen Lichtverluste weitgehend zu vermeiden, kann der Lichtleitkörper in optischen Kontakt mit dem die spiegelnden Flächen tragenden Glaskörper gebracht werden. Das läßt sich durchführen mittels Rufkitten, Aufsprengen o. dgl.
Für die beschriebenen optischen Bauglieder kann an Stelle von Glas ein anderer Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften, z. B. Quarz oder Kunststoff, Verwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Optisches Beleuchtungssystem für Bildwerfer mit zwei mit den Hohlflächen gegeneinander gerichtetenReflektoren und einem auf der Seite des Bildfensters angeordneten Lichtleitkörper, das ein Lichtbündel mit einem wesentlich von Null abweichenden Öffnungswinkel liefert, insbesondere Beleuchtungssystem für Schmalfilmprojektoren, wobei der zur optischen Achse im wesentlichen parallele Strahlenverlauf vom ersten auf den zweiten Reflektor der Lichthauptrichtung im Lichtleitkörper entgegengerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die als Parabolspiegel ausgebildeten Reflektoren einander so nahe gerückt sind, daß jedem Reflektor der Brennpunkt des gegenüberliegenden Reflektors näher liegt als der eigene Brennpunkt und daß in dem einen Brennpunkt die' Lichtquelle, im anderen die Eintrittsfläche des das Licht durch mehrfache Reflexion, insbesondere Totalreflexion, an das Bildfenster heranführenden Lichtleitkörpers steht. z. Beleuchtungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlspiegel nahe aneinander gerückt und ihre Brennweiten so bemessen sind, daß sich die Lichtquelle ganz oder zum Teil außerhalb des durch die Hohlspiegel eingeschlossenen Raumes befindet. 3. Beleuchtungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabolspiegelflächen Teile der äußeren Begrenzungsflächen eines im Bereich der parabolischen Flächen verspiegelten Glaskörpers bilden. 4. Beleuchtungssystem nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleneintrittsfläche des die Par abolspiegelflächen aufweisenden Glaskörpers eben oder sphärisch ausgebildet ist und daß bei konkaver Ausbildung der Strahleneintrittsfläche der Mittelpunkt dieser Hohlfläche mit dem Brennpunkt der gegenüberliegenden Spiegelfläche zusammenfällt. 5. Änderung des Beleuchtungssystems nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei ebener Strahleneintritts-oder -austrittsfläche des Glaskörpers oder bei konkaver sphärischer Eintritts- oder Austrittsfläche, deren Mittelpunkt nicht mit dem Brennpunkt des gegenüberliegenden Spiegels zusammenfällt, eine oder beide Spiegelflächen eine von einem Paraboloid so weit abweichende Form erhalten, daB durch die Eintritts- oder Austrittsfläche hervorgerufene sphärische Abweichungen korrigiert sind. 6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleitkörper in optischem Kontakt mit dem die Parabolspiegelflächen tragenden Glaskörper steht. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand.der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: _ britische Patentschriften ... Nr. 128 240, 320 019; französische Patentschrift , . - 643 364; Kinotechnik, Bd. 14, 1932, Heft 17, S. 317.