DE747917C

DE747917C - Optical lighting system for projector

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.Projector Optical Illumination System The invention relates to an optical lighting system for projector with two with the hollow surfaces against each other directed reflectors and - a light guide body arranged on the side of the picture window, that delivers a light beam with an opening angle significantly different from zero, in particular a lighting system for narrow film projectors, the optical Axis essentially. parallel beam path from the first to the second reflector the main direction of light in the light guide is opposite.

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 such a lighting system, according to the invention the reflectors designed as parabolic mirrors have moved so close to each other that that the focal point of the opposite reflector is closer to each reflector as one's own focal point, and in one of the focal points should the light source, im other the entry surface of the light through multiple reflection, in particular Total reflection, the light guide element leading to the picture window.

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.In a further embodiment of the invention, the concave mirrors earth close moved together, and their focal lengths are such that the light source completely or partially outside of the space enclosed by the concave mirror is located. The parabolic mirror surfaces can be parts of the outer boundary surfaces form a mirrored glass body in the area of the parabolic surfaces. the The radiation entrance surface of this glass body can be flat or spherical be. In the case of a concave design of the radiation entrance surface, the can. Focus this hollow surface coincide with the focal point of the opposite mirror surface.

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.Deviating from this, however, even with a plane beam entrance or exit surface of the vitreous or with spherical entry and exit surface whose 'center point does not coincide with your focal point of the opposite Mirror coincides, one or both mirror surfaces one of a paraboloid received so far different shape that through the entrance: - or exit surface caused spherical deviations are corrected. It is also advisable to the light guide body in optical contact with the one carrying the parabolic mirror surfaces Bring vitreous.

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.The features of the invention mentioned bring about compared to those specified at the beginning known lighting optics have the following advantages: Each zone of the parabolic mirror provides when using a particularly large aperture of the light rays an image of the Light source, the size of which is essentially the same as that of the light source. The sine condition is fulfilled, and an aberration-free image of the light source is also reached for the off-axis points of the light source. Furthermore, when applying the teaching according to the invention, embodiments can easily be found find where as a result of the arrangement of the light source outside of the concave mirrors the enclosed space, the heat generated by the light source is easily dissipated «-Can earth. When the parabolic mirror surfaces are designed as parts of the outer boundary surfaces a mirrored glass body results, especially if also the light guide body is brought into optical contact with this glass body, a closed one, only low optical losses and against displacement of the optically effective Surface resistant structure.

%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.% A except. The known lighting optics specified at the beginning also an optical system for generating a narrow bundle of rays that only carries parallel rays became known, which consists essentially of three parabolic mirrors. Of these two coinciding with the hollow surfaces are taught to each other. The distance between these mirrors is so great that each mirror is its own Focal point is significantly closer than the focal point of the mirror opposite. Between them there is a light source at the focal point of the first parabolic mirror, near the focal point of the second the third, much smaller parabolic mirror, which turns its hollow surface to that of the second mirror and its focal point with that of the second mirror coincides. Which reflected off all three mirrors Radiation passes through a central opening of the second parabolic mirror and through one tubular diaphragm with a finite coating on the inside to prevent reflection (for the purpose of holding back any divergent rays that may occur) through. This arrangement however, they are not suitable as lighting optics for projectors and could also do that Those skilled in the art do not provide any stimulus in the direction of the invention explained above.

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.A high-pressure mercury vapor lamp can expediently be used as the light source Find use; however, the lighting system according to the invention is suitable also for the common light sources, i.e. incandescent lamps, arc lamps, etc.

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.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown. FIG. 1 shows a vertical longitudinal section through the lighting system, whereby a high-pressure mercury vapor lamp serves as the light source. Fig. 2 in one Another longitudinal section of a similar lighting system with an arc lamp as Light source and a .pyramidetistuiiipftörinig designed light guide body. With i is the outer bell jar and with 2 the discharge path emitting light rays a mercury vapor high pressure lamp. This discharge path 2 lies at the focal point of a parabolic mirror 3, to which an identical mirror q. so facing that the hollow sides are converted to one another. The mirror . «Is an opening 5 through which the light rays enter the lighting optics and those of the Lichtduelle offers space. hn mirror 3 is an opening C, in which a Glass block 7 of rectangular cross-section, serving for light guide body, protrudes. the The radiation entrance surface S of this glass block is located at the focal point of the mirror 4. With this arrangement, the rays emitted by the light source - hit first on the hollow surface of the mirror 3 and are reflected by this, wherein all rays 1111 are directed essentially parallel. You mirror .I collects then all of the "rays" return to its focal point, so that they are in the glass block 7 enter. In this, the forwarding of those entering at a steep incline takes place Rays through single or melirinal total reflection at the lateral boundary surfaces of the vitreous. Finally, the light rays pass through the surface 9 of the glass body off again and illuminate here a picture of the in the immediate vicinity of the end face g directed film 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.In the event that the aperture of the exiting through the surface g If the light beam should be coarse, the glass body 7 can have the shape of a truncated pyramid, # s obtained whose larger end surface serves as the exit surface. By this measure becomes a Aperture reduction of the light beam entering at 8 achieved.

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.This case is shown in Fig. 2. With i i and 12 are here again denotes two parabolic mirrors, the hollow sides of which are turned towards each other: Through an opening of the mirror i i protrudes the positive carbon 13 of an arc lamp so far into the cavity between the two mirrors that their front focal surface 14 is in the focal point of the opposite mirror 12. Through an opening of the Mirror 12, however, the truncated pyramid-shaped light guide body 15 is so far in inserted the same cavity that the light entry surface 16 in the focal point of the mirror i i lies. The negative carbon 17 of the arc lamp can through an opening 18 of the mirror 12, or the mirrors i i and 12 can also go so far are moved apart so that the holder of this coal will find space between them. The mirrors 3, 4 or i i and 12 can be designed as glass mirrors in a known manner be. However, if the light source used emits significant amounts of heat, the use of metal mirrors may be more appropriate. As the base metal for this comes z. B. Brass into consideration, the one after the shaping and polishing I_Tberzug made of a highly reflective metal, e.g. B. silver, chromium, Al, uminium o. The like., In many cases it will be. be possible the reflective Surfaces of the two parabolic mirrors through outer surfaces of a single glass body to build. These surfaces are mirrored so far that none of them get into the glass body incoming light is lost.

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.In the case of using a common beam entry surface The glass body for both parabolic mirrors is expediently flat or spherically hollow, in particular so, @ that - the - center of this hollow surface with the focal point of the. opposite mirror surface Here, however, spherical aberrations, especially for the rays that occur from points outside the optical axis come. According to a further embodiment of the invention, this fact can thereby be achieved Take into account that with a flat entry or exit surface or with concave spherical entry or exit area, the center of which does not coincide with the focal point the opposite mirror surface coincides, to correct the or exit surface caused spherical aberrations one or both 'mirror surfaces received a shape slightly different from a paraboloid.

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.Furthermore, in the case of using a common glass body for Both reflective parabolic surfaces can largely avoid light losses Light guide body in optical contact with the glass body carrying the reflective surfaces to be brought. This can be done by means of Rufkitten, blasting open or the like.

Für die beschriebenen optischen Bauglieder kann an Stelle von Glas ein anderer Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften, z. B. Quarz oder Kunststoff, Verwendung finden.For the optical components described, instead of glass another material with similar properties, e.g. B. quartz or plastic, Find use.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Optical lighting system for projector with two reflectors facing each other with the hollow surfaces and a light guide body arranged on the side of the picture window, which supplies a light bundle with an opening angle essentially deviating from zero, in particular lighting system for narrow film projectors, the beam path, which is essentially parallel to the optical axis, from the first on the second reflector is directed opposite the main light direction in the light guide body, characterized in that the reflectors designed as parabolic mirrors are moved so close to each other that the focal point of the opposite reflector is closer to each reflector than its own focal point and that in one focal point the 'light source, im on the other hand, the entry surface of the light guide element leading the light to the picture window by multiple reflection, in particular total reflection, is located. z. Illumination system according to claim i, characterized in that the concave mirrors are moved close to one another and their focal lengths are dimensioned such that the light source is wholly or partly outside the space enclosed by the concave mirror. 3. Lighting system according to claim i, characterized in that the parabolic mirror surfaces form parts of the outer boundary surfaces of a glass body mirrored in the region of the parabolic surfaces. 4. Lighting system according to claim i and 3, characterized in that the beam entrance surface of the glass body having the Par abolspiegelflächen is flat or spherical and that when the beam entrance surface is concave, the center of this hollow surface coincides with the focal point of the opposite mirror surface. 5. Modification of the lighting system according to claim 1 and 4, characterized in that in the case of a flat beam entrance or exit surface of the glass body or in the case of a concave spherical entrance or exit surface, the center of which does not coincide with the focal point of the opposite mirror, one or both mirror surfaces are one of The shape of a paraboloid is so different that spherical deviations caused by the entrance or exit surface are corrected. 6. Lighting system according to claim 1 and 3, characterized in that the light guide body is in optical contact with the glass body carrying the parabolic mirror surfaces. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications were taken into account in the grant procedure: British patents ... No. 128 240, 320 019; French patent specification,. - 643 364; Kinotechnik, Vol. 14, 1932, Issue 17, p. 317.