Bildwerfer. Für die optische Projektion von Bildern wird oft ein Spiegelobjektiv verwendet, weil dieses für ein gegebenes Offnungsverhältnis billiger ist als eine Linse, bei der die glei chen Bedingungen hinsichtlich der Reinheit beachtet werden müssen.
Die Erfindung betrifft einen Bildwerfer mit Spiegelobjektiv und bezweckt, den Kon trastreichtum des projizierten Bildes zu ver grössern. Dieser Zweck wird erfindungs gemäss dadurch erzielt, dass in der Mitte des Hohlspiegels keine spiegelnde Oberfläche wirksam ist.
Das beste Ergebnis in bezug auf den Kontrastreichtum des projiziertenBildes wird bei einem sphärischen Spiegel erzielt, wenn der Innenrand der spiegelnden Oberfläche übereinstimmt mit dem aus dem Krüm- mungsmittelpunkt des sphärischen Spiegels heraus auf diesen Spiegel projizierten Umriss derjenigen Fläche, von welcher die Abbil- dungsstrahlen ausgehen. Macht man die nichtspiegelnde Oberfläche so gross, wie es der grösste Kontrastreichtum erfordert, so steht in gewissen Fällen der Ver besserung der Kontraste als Nachteil ent gegen der Verlust an Beleuchtungsintensität.
Man kann in diesen Fällen diese Oberfläche auch kleiner wählen. Der Verlust an Beleuch tungsintensität erreicht seinen kleinsten Wert, wenn die nichtspiegelnde Oberfläche der Orthogonalprojektion der Fläche, von der die Abbildungsstrahlen ausgehen, in Rich tung der Achse des Objektives entspricht, weil bei einer weiteren Herabsetzung der Grösse dieses Teils der Oberfläche die von dem entsprechenden Teil reflektierten Strah len wieder auf diejenige Fläche, von der Ab- bildungsstrahlen ausgehen, auftreffen.
Der Umstand, dass ein mittlerer Teil der spiegelnden Oberfläche wegfällt, kann dazu benutzt werden, eine Fläche abzubilden, die sich auf einem Körper befindet, der sich von dieser Fläche aus in Richtung des Spiegels erstreckt und länger ist als der Abstand zwi- sehen Fläche und Spiegel. Der Spiegel wird in diesem Falle mit einer Öffnung versehen und ein Teil des Körpers durch diese Öff nung hindurchgeführt werden.
Dieser Fall kann zum Beispiel beim Projizieren des auf dem Bildschirm einer Ka thodenstrahlröhre befindlichen Bildes ein treten. Zu diesem Zwecke wird die Röhre im allgemeinen derart angeordnet, dass ihre Achse mit derjenigen des Spiegelobjektives übereinstimmt. Wird die Röhre derart an geordnet, dass die Aussenseite des Bildschir mes dem Spiegel zugewendet ist, so befinden sich keine Hemmnisse zwischen dem zu projizierenden Bild und dem Spiegel. Es empfiehlt sich, hinter dem Bildschirm in dem Weg der vom sphärischen Spiegel reflektier ten Strahlen eine Korrektionsplatte anzuord nen, welche die optischen Fehler des Spiegel objektives verbessert.
Die geeignetste Stelle für diese Korrektionsplatte ist der Krüm- mungsmittelpunkt des Spiegels. Der Abstand zwischen dem Bildschirm und der Korrek- tionsplatte ist in vielen Fällen kleiner als die Länge der Röhre einschliesslich des Halters, so dass man dann gezwungen ist, eine Öff nung in der Platte herzustellen und sie über die Röhre hinüberzuschieben.
Man kann nun die Röhre umgekehrt an ordnen und die von der Innenfläche des Bildschirmes ausgehenden Abbildungsstrah len für die Projektion verwenden, wobei die selben durch die Glaswand der Röhre hin durch auf den Spiegel fallen. Nun wird ein Teil des Lichtes vom Elektrodensatz der Röhre abgefangen, aber da dies nur dem mittleren Teil des Spiegels entzogen wird, bedingt dies keinen Verlust, weil dieser Teil des Spiegels doch nicht spiegelnd wirksam ist.
Auch bei dieser Anordnung ist in vielen Fällen der verfügbare Raum zu klein mit Rücksicht auf die Länge der Röhre, aber, da der mittlere Teil des Spiegels nicht spie gelnd wirksam ist, steht nichts im Wege, eine Öffnung in diesem Teil vorzusehen und die Röhre hindurchzuführen, womit ausserdem noch der Vorteil erzielt wird, da.ss seitwärts vorstehende Teile des Röhrenhalters und zu demselben führende Zuleitungsdrähte kein Licht des Schirmes abfangen können. Diese Anordnung braucht eine Röhrenwand von besonderer Form, weil verhütet werden soll, dass schräg durch das Glas hindurchfallende Lichtstrahlen infolge kleiner Rauheiten der Oberfläche um Abweichung von der runden Form derart gebrochen werden, dass Störun gen im Bild eintreten.
Man wird deshalb zweckmässig eine Röhre verwenden, deren Wand einen vorspringenden Teil hat, der auf der Spiegelseite von einer Kugelfläche be grenzt wird, die konzentrisch zu dem Spiegel ist, und den Bildschirm nach innen zu konvex ausführen, so dass sie ebenso eine Kugelfläche hat, die konzentrisch zu dem Spiegel ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Bildwerfer für die Projektion des Bildschirmes einer Ka thodenstrahlröhre, zum Beispiel für Fernseh zwecke.
Fig. 2 dient zur Erläuterung der durch diesen Bildwerfer erzielten Verbesserung. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines andern Bildwerfers.
Fig. 4 dient zur Erläuterung der Wir kungsweise des Bildwerfers nach Fig. 3. Fig. 5 zeigt einen Bildwerfer, bei dem das auf der Innenseite des Bildschirmes einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Bild für die Projektion verwendet wird.
In Fig. 1 bezeichnet 10 eine beliebige Art von Kathodenstrahlröhre, bei der das auf dem Leuchtschirm 13 erscheinende, bei spielsweise auf dem Wege des Fernsehens übertragene Bild mittels eines sphärischen Spiegels 11 auf einem nicht dargestellten Schirm vorgeführt wird. Das vom Spiegel 1 reflektierte Licht wird durch eine an sich bekannte Korrektionsplatte 12 hindurch geworfen. Diese dient zur Behebung sphäri- scher Aberration. Die Platte hat eine solche Form, dass sie die Brennweite der Rand strahlen vergrössert, die der Parachsialstrah- len verkleinert und infolgedessen alle Strah len auf den Vorführungsschirm fokussiert.
Der Bildschirm 1.3 bildet einen Teil einer Kugelfläche mit einem Radius r und ist kon zentrisch zum Spiegel 11 angeordnet, der einen Krümmungsradius B hat, der nahezu das Doppelte von r beträgt, so dass sich in grosser Entfernung vom Spiegel ein stark ver grössertes Projektionsbild ergibt.
Die Erfindung ist, wie sich aus nachste hender Erläuterung ergeben wird, nicht nur von Bedeutung für die Vorführung von Ge genständen, die selbst Licht ausstrahlen, wie ein fluoreszierender Schirm, sondern auch für die Vorführung von Diapositiven.
Der mittlere Teil des Hohlspiegels ist, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, mit einer matt schwarzen Anstrichschicht 16 überzogen. Die ser Teil könnte statt dessen unversilbert ge lassen sein. Auch kann man in der Mitte einen Teil aus dem Spiegel wegschneiden.
Der Nutzen dieser Massnahme ergibt sich aus einer Betrachtung der Fig. 2, in welcher der Spiegel 11, die Korrektionsplatte 12 und der Gegenstand 13 dargestellt sind, sowie einige Lichtstrahlen, die von einem Punkt des Ka- thodenröhrenschirmes ausgehen und auf den mittleren Teil des Spiegels fallen. Aus der Zeichnung ersieht man, dass einige dieser von der Aussenfläche des Schirmes ausgehenden Abbildungsstrahlen nach Reflexion am Spie gel auf den Schirm zurückfallen, zum Bei spiel in den Punkten B und B'.
Sie werden in diesen Punkten teilweise reflektiert und dies nicht nur in hellen Partien des vorzu führenden Bildes, sondern ebenfalls an den dunkeln Stellen. Diese vom Schirm reflek tierten Strahlen werden gleichfalls vom Spiegel zurückgeworfen und erzeugen ein fal sches Licht auf dem Vorführungsschirm.
Es lässt sich leicht darlegen, dass kein ein ziger Lichtstrahl mehr auf den Schirm reflektiert werden kann, wenn der nicht reflektierende Teil 16 mit der mittleren Pro jektion der Fläche, von der die Abbildungs strahlen ausgehen, auf den Spiegel, aus dem Krümmungsmittelpunkt C des Spiegels her aus, übereinstimmt, also wenn dieser Teil von dem Durchschnitt mit dem durch die strich- lierten Linien 17 in Fig. 1 und 2 bezeich- neten Kegel begrenzt wird.
Führt man den ganzen im Innern dieses Kegels liegenden Teil des Spiegels nichtreflektierend aus, so erhält man den grösstmöglichen Kontrast reichtum des projizierten Bildes. Angenom men, dass die Röhre 10 einen kreisförmigen Querschnitt hat, so muss zwecks Erzielung dieses Ergebnisses der nichtreflektierende Teil 16 einen Durchmesser haben, der das Doppelte des Durchmessers d der Röhre be trägt.
Die Nichtbeteiligung solch eines verhält nismässig grossen Teils des Spiegels an der Reflexion bedingt einen wesentlichen Licht verlust. In den Fällen, in denen der Vorteil eines möglichst grossen Kontrastes nicht dem Nachteil des Lichtverlustes gleichkommt, kann man die Oberfläche 16 um so viel kleiner wählen, als den Wünschen in bezug auf Kon trast und Helligkeit möglichst gut entspricht.
Es ist vorteilhaft, diese Verkleinerung nicht weiter durchzuführen als bis zu einer be stimmten Grenze, bei deren Überschreitung das falsche Licht in der Intensität zunimmt, jedoch nicht das nützliche Licht. Dies trifft zumindest für den mittleren Teil des vor geführten Bildes zu und wird durch die Fig. 3 und 4 erläutert.
In Fig. 3 bezeichnet 16a den nichtreflek tierenden Teil des Spiegels 11, welcher der orthogonalen Projektion des Röhrenschirmes auf den Spiegel in Richtung der mit der Achse der Röhre übereinstimmenden Achse des Spiegelobjektives entspricht. Der maskierte Teil wird hier vom Durchschnitt mit dem durch die strichlierten Linien 21 bezeichneten Zylinder begrenzt und hat den gleichen Durchmesser wie die Röhre. Der im Innern dieses Zylinders liegende Teil des Spiegels kann, auch wenn er nicht maskiert wäre, kein aus dem Zentrum des Bildschirmes 13 kommendes Licht auf den Vorführungsschirm werfen, weil dieses Licht von der Röhre ab gefangen wird.
Durch den in Fig. 4 gezeich neten Strahl N, der von der Mitte von 13 ausgeht und noch gerade längs der Röhre fällt, wird dies erläutert. Auch Strahlen, die von exzentrisch liegenden Punkten ausgehen und am betrachteten Teil des Spiegels reflek tiert werden, werden grösstenteils von der Röhrenwand abgefangen. Um dies darzutun, ist ein vom Rand des Bildschirmes 13 in Richtung der Achse auf den Spiegel fallender Lichtstrahl M dargestellt. Dieser wird nach der Mitte des Bildschirmes zurückgeworfen. Verkleinerung der Oberfläche 16a würde so mit eine Verringerung des Kontrastes herbei führen, jedoch nicht die Lichtstärke in der Mitte des vorgeführten Bildes vergrössern.
Möglichst vorteilhaft ist es, wenn man dem nichtreflektierenden Teile des Spiegels also die Grösse von 16, die von 16a oder eine dazwi schenliegende Grösse gibt.
Fig. 4 zeigt auch, dass im vorgeführten Bilde das Licht für den mittleren Teil haupt sächlich vom ringförmigen Teil des Spiegels nahe dem Innenrand erhalten wird, während das Licht für den Randteil hauptsächlich von weiter aussen liegenden Regionen des Spiegels kommt. Dies geht aus dem Verlauf des Strahls N' aus der Mitte und demjenigen des Strahls<B>31'</B> aus dem Rande des Bildschirmes 13 hervor. Würde der Strahl N' einen Punkt näher am Aussenrande des Spiegels treffen, so würde dieser Strahl die Korrektionsplatte 12 nicht treffen und somit von einer (nicht dargestellten) Umrahmung abgefangen wer den müssen.
Für eine gleichmässige Beleuchtung der Bildfläche auf dem Vorführungsschirm, also für ein vorgeführtes Bild, das an den Rän dern nicht heller als in der Mitte ist, oder umgekehrt, ist eine geeignete Bemessung des Gegenstandes und des Objektives erforder lich. Es ist zum Beispiel der Durchmesser der Korrektionsplatte 12 im Verhältnis zu demjenigen des Spiegels 11. um so grösser zu wählen, je grösser die nichtreflektierende Oberfläche des Spiegels ist.
Die folgenden relativen Abmessungen können in einer Vor richtung gewählt werden, bei welcher der Durchmesser D des Spiegels 75 cm beträgt: Krümmungsradius des Spiegels R 1019 D Krümmungsradius des Gegenstandes r 0,5 R Durchmesser des Gegenstandes<I>d</I> 0,25<I>D</I> Durchmesser der Korrektionsplatte N. . 0,75 D Brennweite der Mitte der Korrektionsplatte f 9 R.
In Fig. 5 ist eine Bauart mit einer Ka thodenstrahlröhre 33 dargestellt, die derart gestaltet ist, dass für die Projektion das Licht verwendet werden kann, das vom Bildschirm 32 auf der gleichen Seite, wo der Schirm von den Kathodenstrahlen getroffen wird, aus gesandt wird. Die Wand der Röhre 31 be sitzt einen Glasteil 31a und einen Metallteil 31b in Form einer Küchenpfanne, und diese zwei Teile sind mittels eines Flansches 33 zusammengeschmolzen.
Der Boden 32 der Pfanne ist mit einer fluoreszierenden Schicht überzogen und mit der gleichen Krümmung gewölbt, die das Ende der Röhre in den andern Figuren hat. Das Objektiv entspricht demjenigen bei den andern beschriebenen Ausführungsbeispielen, nur ist jetzt nicht die Korrektionsplatte, son dern der Spiegel mit einer mittleren Öffnung versehen, durch welche der Hals der Röhre 31 hindurchgeführt ist. Eine nichtreflektie rende ringförmige Maske 36 ist zur Verbes serung der Kontraste vorgesehen, die darunter liegende, spiegelnde Oberfläche ist also un wirksam. Die Maske wird von der Projek tion des Schirmes 32 auf den Spiegel aus dem Krümmungsmittelpunkt C begrenzt.
Diese ist gerade so gross wie die orthogonale Projektion auf den Spiegel der Röhre in Richtung der Achse. Die relativen Ausmasse des Schirmes 32 und der Röhre 31 können auch derart sein, dass die Projektion des Schirmes kleiner ist als der Höchstdurch messer der Röhre.