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Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsgeräte
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsgeräte mit einem im Strahlengang angeordneten optischen Körper, welcher das von einer ausserhalb der Projektionsachse angeordneten Lampe divergent ausgestrahlte Licht als konvergentes Strahlenbündel in das Bildfenster des Gerätes umlenkt.
Es ist bekannt, im Strahlengang eines Beleuchtungssystems für Kinoprojektoren einen strahlenumlenkenden Körper anzuordnen, dessen Lichteintritts-und-austrittsflächen konvex gewölbt sind. Dadurch hat dieser Körper die Wirkung eines einlinsigen Kondensors. Einlinsige Kondensoren haben jedoch eine starke, mit merklichem Lichtverlust verbundene Randaberration, weshalb sie nur für kleine Aperturen geeignet sind. Man ist daher schon frühzeitig auf zwei-und mehrlinsige Kondensorsysteme übergegangen, die einen befriedigenden Lichtwirkungsgrad haben und das gesamte Bildfeld gleichmässig ausleuchten. Solche Kondensoranordnungen sind jedoch verhältnismässig teuer. Sie benötigen aufwendige Haltevorrichtungen und beanspruchen ausserdem einen nicht unbeträchtlichen Anordnungsraum.
Es gibt auch schon sogenannte kondensorlose Beleuchtungssysteme, d. s. Anordnungen, die zum Erreichen einer Lichtkonzentration im Bildfenster an Stelle von Linsen einen oder mehrere Hohlspiegel verwenden. Der Spiegel befindet sich dabei entweder innerhalb des Lampenkolbens (Spiegellampe) oder ausserhalb der Lampe. Um mit solchen Systemen eine optimale Lichtausbeute und gleichmässige Ausleuchtung des Bildfensters zu erreichen, müssen Spiegel und Lampe sehr genau aufeinander ausgerichtet werden, was vor allem bei Spiegellampen oft erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Nachteile bekannter Bauarten zu vermeiden, d. h. eine Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsgeräte mit einem im Strahlengang angeordneten strahlenumlenkenden optischen Körper zu schaffen, die mit einem verhältnismässig geringen Anordnungsraum auskommt, einfach zu justieren ist und sich kostensparend herstellen lässt, dabei jedoch mehrteiligen Linsenkondensoren oder Spiegelkondensoren optisch zumindest gleichwertig ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der optische Körper einstückig ausgebildet ist und sowohl die der Lampe zugekehrte Lichteintrittsfläche als auch die dem Bildfenster zugekehrte Lichtaustrittsfläche sowie die der Strahlenreflexion dienende Fläche des Körpers eine Krümmung mit strahlensammelnder Wirkung aufweisen. Ein in dieser Weise ausgebildeter optischer Körper ist, obwohl einstückig, in seiner Gesamtbrechkraft und damit auch in der Lichtstärke einem zweiteiligen Linsensystem gleichwertig oder überlegen. Die gekrümmten Lichteintritts- und - austrittsflächen des Körpers entsprechen in ihrer Wirkung einer einzelnen Linse, während seine der Strahlenumlenkung dienende Reflexionsfläche infolge ihrer Krümmung gleichzeitig optisch brechend wirkt und eine zweite Linse ersetzt.
Da das vorgeschlagene System einstückig ist und eine unkomplizierte Form hat, lässt es sich verhältnismässig kostensparend herstellen und mit einer einfachen
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Haltevorrichtung im Gerät verankern.
In der nachstehenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand mehrerer, in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine erste Ausführungsform des optischen Körpers in Verbindung mit den übrigen Teilen einer in einen Diaprojektor eingebauten Beleuchtungsvorrichtung, Fig. 2 den optischen Körper nach Fig. 1 in einer Draufsicht von vorn, Fig. 3, 4 und 5 drei weitere Ausführungsformen des vorgeschlagenen optischen Körpers mit unterschiedlicher Formgebung und unterschiedlichen optischen Eigenschaften.
In Fig. 1 ist mit das vereinfacht dargestellte, mit Füssen-2-versehene Gehäuse eines Diaprojektors bezeichnet. An der Vorderseite des Gehäuses--l--sitzt ein Projektionsobjektiv
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-3--.Körper --10--. Dieser Körper formt aus dem vom Leuchtkörper-9-der Lampe-7- divergent abgestrahlten oder gespiegelten Licht ein konvergentes Strahlenbündel und lenkt dieses so um,
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13-- 7-- zugekehrte Lichteintrittsfläche --17-- und eine Lichtaustrittsfläche --18--, die hinter dem Bildfenster--4--liegt. Beide Flächen sind konvex gekrümmt und wirken daher optisch sammelnd. Ihre Brechkraft entspricht derjenigen von zwei Plankonvexlinsen oder einer Bikonvexlinse.
Die Flächen --17,18-- können dabei sowohl sphärisch als auch asphärisch gekrümmt sein.
Zusätzlich zu den Flächen--17 und 18-hat der optische Körper --10-- noch eine Reflexionsfläche --19--, welche das durch die Fläche --17-- eintretende Licht zur Fläche - hin umlenkt. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, weist die Fläche --19-- ebenso wie die Flächen--17 und 18--eine konvexe Krümmung auf, so dass sie nicht nur strahlenumlenkend, sondern zugleich auch optisch sammelnd wirkt. Ihre Brechkraft kann dabei derjenigen einer einzelnen Kondensorlinse entsprechen.
Die Relfexionsfläche --19-- ist in den Ausführungsbeispielen als ein ausserhalb des Scheitels liegender Teil eines Rotationsellipsoids ausgebildet. An Stelle dessen könnte als Flächenform auch ein ausseraxialer Ausschnitt eines Rotationsparaboloids oder eines Rotationshyperboloids gewählt werden.
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--19-- einenbekanntlich die Eigenschaft, die im unsichtbaren Spektrum liegenden und somit zum Ausleuchten des Bildfensters nichts beitragenden Wärmestrahlen hindurchzulassen und verhindert dadurch eine zu starke Erwärmung des mit ihm beschichteten Optikteiles. Der nicht reflektierte Strahlungsanteil kann
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Öffnung,- -10-- austretende Strahlenbündel unsymmetrisch, was eine etwas ungleichmässige Ausleuchtung des Bildfensters zur Folge hat.
Diese Asymmetrie lässt sich, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, durch spitzwinkelige Knickung des Strahlenbündels wesentlich verringern.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 sind die Lichteintrittesfläche --17' bzw. 17"-und die Lichtaustrittsfläche --18' bzw. 18"-- des optischen Körpers --10' bzw. 10"-- sphärisch gekrümmt. Eintritts-und Austrittsfläche haben denselben Radius und bilden zusammen einen einzigen
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dass ihre Achse nicht mit derjenigen des auftreffenden Strahlenbündels zusammenfällt. Die Lichtaustrittsfläche des Körpers --10#-- ist mit --18#--, die Reflexionsfläche mir-19'"-- und der Spiegelbelag mit --20#-- bezeichnet,
An Stelle der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausbildungen des optischen Körpers mit einrjiger Umlenkung des Strahlenbündels können auch Körper mit mehrmaliger Strahlenknickung verwendet werden.
Wesentlich ist dabei, dass die Reflexionsflächen konvex oder konkav gewölbt sind
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und dadurch optisch sammelnd bzw. zerstreuend wirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Beleuchtungsvorrichtung für Projektionsgeräte mit einem im Strahlengang angeordneten, optischen Körper, welcher das von einer ausserhalb der Projektionsachse angeordneten Lampe divergent ausgestrahlte Licht als konvergentes Strahlenbündel in das Bildfenster des Gerätes umlenkt,
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sowohl die der Lampe (7) zugekehrte Lichteintrittsfläche (17) als auch die dem Bildfenster zugekehrte Lichtaustrittsfläche (18) sowie die der Strahlenreflexion dienende Fläche (19) des Körpers eine Krümmung mit strahlensammelnder Wirkung aufweisen.
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