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Beleuchtungsvorrichtung für Projektoren Die Erfindung betrifft eine
Beleuchtungsvorrichtung für Projektoren zur Wiedergabe durchscheinender Bilder mit
einer Lichtquelle, deren Form von der Form des Bildfensters oder der Eintrittspupille
des Objektivs wesentlich abweicht. Bei der Verwendung solcher Lichtquellen treten
hohe Lichtverluste auf; weil nur ein Teil der Eintrittspupille .des Objektivs ausgeleuchtet,
das Objektiv also nicht voll ausgenutzt wird.
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Zur Vermeidung dieser Verluste wird gemäß .der Erfindung zwischen
der Lichtquelle und dem Bildfenster ein an sich bekannter, aus mehreren lichtdurchlässigen
Einzelstäben mit reflektierenden Begrenzungsflächen zusammengesetzter Strahlenleitkörper
angeordnet, bei .dem die Endflächen der einzelnen Stäbe sich zu verschieden geformten
Endflächen des Strahlenleitkörpers ergänzen, derart, daß die lampenseitige Endfläche
der Form der Lichtquelle und .die bildfensterseitige Endfläche der Form des Bildfensters
bzw. der Eintritts-' pupille des Objektivs angepaßt ist.
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Strahlenleitkörper in Form von verhältnismäßig langen biegsamen Kabeln,
die sich aus einer großen Zahl einzelner Stäbe mit reflektierenden Begrenzungsflächen
zusammensetzen, sind für die Zwecke der Bildtelegraphie bekanntgeworden. Dort kam
es weniger auf die bestmögliche Ausnutzung der von einer Lichtquelle ausgehenden
Strahlung als vielmehr auf die Einschaltung eines beweglichen Leitmittels für .die
Strahlen an, das-die Verbindung zwischen einer feststehenden Lampe bzw. Photozelle
und der beweglichen Aufzeichnungs- bzw. Abtaststelle einer Bildtelegraphentrommel
herzustellen hatte.
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Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist es vorteilhaft,
die Eintrittsflächen der lichtleitenden Stäbe dicht an die
eigentliche
Strahlenquelle heranzubringen. Ist dies nicht angängig, so ist es zweckmäßig, die
Lichtquelle durch einen Kondensor auf die Eintrittsflächen des Strahlenleitkörpers
abzubilden. Eine dabei möglichst weitgehende Übereinstimmung in der Form der Lichtquellenabbildung
und der Eintrittsfläche des Strahlenieitkörpers ergibt eine hohe Gleichmäßigkeit
in der Lichtverteilung über den gesamten Austrittsquerschnitt, die besonders bei
derAnwendung der Erfindung auf die Projektion von Linsenrasterfarbfilmen «wichtig
ist. In ähnlicher Weise kann zwischen den Endflächen der Stäbe und dein Bildfenster
ein Kondensor angeordnet werden, der die Austrittsflächen in oder in die Nähe der
Eintrittspupille des Projektionsobjektivs abbildet. Uni eine Änderung der Apertur
der Strahlen zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite zu vermeiden, ist es
weiterhin vorteilhaft, die Gesamtgröße der Eintrittsflächen gleich der Gesamtgröße
der Strahlenaustrittsflächen zu wählen. Dabei wird man vorteilhaft jedem der lichtdurchlässigen
Einzelstäbe gleich große Strahleneintritts- und Austrittsflächen geben. Eine besonders
gute Ausnutzung der Strah-Jung läßt sich erreichen, wenn die Strahleneintritts-
und Austrittsflächen der Einzelstäbe lückenlos aneinander anschließen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besitzen die lichtdurchlässigen
Stäbe unter sich verschiedene Querschnittsformen. Hierdurch gelingt mit verhältnismäßig
wenig Einzelstäben die Überleitung eines Eintrittsquerschnitten in einem stark abweichenden
Austrittsquerschnitt des Stabbündels. Die Einzelstäbe können aus geraden und schiefen
Pris- I inen bestehen, oder sie können zwischen Eintritts- und Austrittsfläche stetig
gebogen sein. Eine besonders einfach herzustellende Anordnun- erhält man jedoch,
wenn die lichtdurchlässigen Stäbe aus in Richtung der optischen _@chseverlaufenden,
seitlich gegeneinander versetzten geraden Prismen und aus die notwendigen Seitenverschiebungen
bewirkenden Spiegelflächen zusammengesetzt sind.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß jeder
lichtdurchlässige Stab auf der Austrittsseite ein in Richtung der optischen Achse
verlaufendes gerades prismatisches Endstück besitzt. Hierdurch wird eine besonders
gleichmäßige Ausleuchtun- der Endflächen der Einzelstäbe gewährleistet. Als Werkstoff
für die Einzelstäbe des Lichtleitkörpers kommen Quarz, Glas, Kunstharz oder ähnliche
durchsichtige Stoffe in Betracht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Fig. i zeigt den allgemeinen Aufbau einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung.
i ist eine Quecksilberhöchstdrucklampe, die mit Hilfe des Kondensors 2 in die Ebene
3 eines aus nebeneinanderliegenden Einzelglaskörpern gebildeten Strahlenleitkörpers
4 abgebildet wird. In dem Ausführungsbeispiel ist dabei eine Abbildung ohne Maßstabänderung
gezeigt, während es im allgemeinen vorteilhafter ist, die Abbildung unter Vergrößerung
vorzunehmen. Die Eintrittsfläche 3 .des Strahlenleitkörpers 4 mit der in der Fig.
i a durch das Rechteck 5 angedeuteten Gestalt entspricht der Form des Lichtbogens,
während die mit 6 bezeichnete Austrittsfläche des Strahlenleitkörpers 4. der kreisförmigen
Eintrittspupille des Projektionsobjektivs angepaßt ist und die in Fig. ib dargestellte
Form 7 besitzt. Die Austrittsfläche 6 wird durch einen Kondensor 8 durch das Bildfenster
9 hindurch in die Eintrittspupille des Objektivs i o abgebildet.
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Der optische Köper 4, der die Transformation des rechteckigen Lichtbündels
in das mehr kreisförmige Lichtbündel vornimmt, ist in dem Ausführungsbeispiel aus
vierzehn Glaskörpern zusammengesetzt, deren Querschnitte und Formen so gewählt sind,
daß sie die Fläche 5 lückenlos ausfüllen. Außerdem fügen sich ihre Endflächen gleichfalls
Lückenlos zur Fläche 6 zusammen, so daß das austretende Lichtbündel wieder vollständig
homogen wird.
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Der Strahlenleitkörper 4 ist in der Fig. 2 in Seitenansicht und in
Fig.3 im Grundriß dargestellt, während die Fig. 4 und 5 je einen Schnitt nahe der
Eintritts- bzw. Austrittsfläche darstellen. Die einzelnen Glasstäbe sind im Ausführungsbeispiel
rechteckig oder quadratisch geformt, können jedoch im allgemeinen jeden beliebigen
Querschnitt aufweisen und z. B. auch sechseckig oder rund sein. Im allgemeinen ist
es dabei vorteilhaft, die einzelnen Querschnitte nicht durchweg gleichartig, sondern
je nach den Anforderungen der zu transformierenden Gesamtquerschnitte zu wählen.
In den Fig. 2 bis 5 sind die vierzehn einzelnen Glasstäbe durch jeweils gleiche
Ziffern i i bis 24 bezeichnet. Man erkennt insbesondere, wie die Querschnitte der
Ein- und Austrittsflächen aufgeteilt sind und die Verbindung der Teilquerschnitte
durch die dazwischengefügten Glasstäbe erfolgt.
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Die Fig.6 bis io zeigen die im Ausführungsbeispiel verwendeten Formen
,der Glaskörper jeweils in Seitenansicht und Grund riß. Fig. 6 zeigt die Form der
Stäbe i 1, 12, 23 und 24, Fig. 7 die Form der Stäbe 14 und 21, Fig. 8 die der Stäbe
15 und 20, Fig. 9 die der Stäbe 17 und i9, während Fig. io die Stäbe 16 und i8 veranschaulicht.
Die Stäbe 13 und 22 sind zu 15 bzw. 2o spiegelbildlich.
Während
in dem Ausführungsbeispiel die einzelnen Glaskörper aus geraden und schiefen Prismen
zusammengesetzt sind, kann man allgemein auch Formen wählen, bei denen nur stetige
Krümmungen auftreten. Diese Formen bedingen zwar eine etwas größere Baulänge, sind
aber für die Gleichmäßigkeit der Fortleitung des Lichtes günstiger. Auch kann man
Abknickungen der Stäbe vollkommen vermeiden und nur gerade Prismen benutzen, wenn
man die für die Querschnittstransformation notwendigen Seitenverschiebungen durch
besondere Spiegel vornimmt, die das Licht entsprechend ablenken. Schließlich erkennt
man auch ohne weiteres, daß die in dem Ausführungsbeispiel gewählte Aufteilung des
Strahlenleitkörpers 4 in vierzehn einzelne Glasstäbe gerade für einen Spezialfall
von Vorteil ist, in dem ein längliches- Rechteck vom Kantenverhältnis 3 : 8 angenähert
in eine kreisförmige Figur zu verwandeln ist. Für andere Transformationsverhältnisse
kann die Aufteilung des Strahlenleitkörpersin die einzelnen Glasklötze in entsprechender
Weise abgeändert und die Verhältnisse vergrößert und verkleinert werden.
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Sämtliche in den Fig. z bis io .dargestellten Glaskörper besitzen
zumindest auf der Austrittsseite des Lichtes ein längeres gerades prismatisches
Stück, das parallel zur optischen Achse der gesamten Projektionseinrichtung verläuft.
Diese Verlängerungen haben die Aufgabe, das durch die Glasstäbe abgelenkte Licht
wieder in eine im wesentlichen ach.senparallele. Richtung zurückzuführen.
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Eine weitere Ausführungsfornz der Erfindung läßt sich durch die Anwendung
von Glaskörpern erhalten, die eine im Verhältnis zu ihrem Querschnitt sehr große
Länge besitzen, so daß eine entsprechend große Zahl einzelner nebeneinanderliegender
Systeme vorhanden ist. Durch die Fortleitung des Lichtes von den Eintritts- zu den
Austrittsflächen wird eine große Gleichmäßigkeit der Übertragung gesichert, da eine
verhältnismäßig hohe Zahl innerer Reflexionen stattfindet und die Intensitätsverteilung
auf der Austrittsseite praktisch gleich her der Eintrittsseite bleibt. Vorteilhaft
ist es, die einzelnen Glaskörper in bekannter Weise deformierbar auszubilden,, so
daß sich dem Gesamtbündel .der dünnen und langen Stäbe unschwer jede :gewünschte
Form der Eintritts-und Austrittsflächen geben läßt. Die Form der Stäbe zwischen
diesen beiden Endflächen ergibt sich dann ohne weiteres von selbst. Diese Anpassung
an die .vorgeschriebenen Beleuchtungsverhältnisse ist um so leichter, je biegsamer
das zur Fortleitung des Lichtes benutzte Material ist, so daß es zuweilen von Nutzen
. sein kann, statt Glas oder ein anderes festes Material, z. B. Quarz, durchsichtiges
Kunstharz zu verwenden, dessen Biegsamkeit verhältnismäßig groß ist.