CS233784B1

CS233784B1 - Catadioptric lighting system

Info

Publication number: CS233784B1
Application number: CS832521A
Authority: CS
Inventors: Josef Slowiak
Original assignee: Josef Slowiak
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS252183A1

Abstract

Osvětlovací systém je Určen pro kopírování a projekční zařízení s použitím zdroje světla s rotačně symetrickou křivkou svítivosti. Účelem vynálezu je zvýšit světelnou účinnost systému a zmenšit energetické ztráty na minimum při dodržení velmi dobré rovnoměrnosti osvětlení pracovního pole. Uvedeného účelu se dosáhne osvětlovacím systémem tvořeným prstencovým kondenzorem, asférickým zrcadlem a asférickým převáděčem. Obě lámavé plochy «sférického převáděče tvoří opjický klín, kterým je svazek paprsků usměrňován do osvětlované plochy. Všechny elementy osvětlovacího systému jsou rotačně symetrické podle osy zdroje. Vynález lze využít ve většině projekčních kopírovacích zařízeních, např. při kinemetogrefické projekci, při projekci statických diapozitivů, u fotografických kopírovacích a projekčních zařízení.The lighting system is intended for copying and projection devices using a light source with a rotationally symmetrical luminance curve. The purpose of the invention is to increase the light efficiency of the system and reduce energy losses to a minimum while maintaining very good uniformity of illumination of the working field. The stated purpose is achieved by a lighting system consisting of an annular condenser, an aspherical mirror and an aspherical converter. Both refracting surfaces of the spherical converter form an optical wedge, through which the beam of rays is directed to the illuminated surface. All elements of the lighting system are rotationally symmetrical with respect to the source axis. The invention can be used in most projection copying devices, e.g. in kinematographic projection, in the projection of static slides, in photographic copying and projection devices.

Description

Vynález se týká katadloptrickáho osvětlovacího systému pro kopírovací a projekční zařízení, ve kterých je použit zdroj světle s rotačně symetrickou křivkou svítivosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a cathodloptric illumination system for copying and projection devices in which a light source having a rotationally symmetrical illumination curve is used.

V poslední době byly pro kopírovací a projekční zařízení vyvinuty nová světelná zdroje s vysokou světelnou účinností, s vhodnými spektrálními vlastnostmi a s malými rozměry svítícího pole. Jsou to zejména vysokotlaká projekční výbojky'rtuíová, xenonové nebo halogenidová se zářícím polem tvárni úsečky. Dále se jedná o trubicové halogenové žárovky se zářícím polem tvaru válce. Všechny tyto zdroje mají rotačně symetrickou křivku svítivosti.Recently, new light sources with high luminous efficacy, suitable spectral properties and small luminous field dimensions have been developed for copying and projection equipment. These are in particular high-pressure projection lamps of ruthenium, xenon or halide with a glowing field of the duct segment. Furthermore, they are tubular halogen bulbs with a glowing cylinder-shaped field. All these sources have a rotationally symmetrical luminous intensity curve.

Osvětlovací systémy, která jsou běžně užívaná v řadě zařízení, často nerespektují specifická vlastnosti výše uvedených zdrojů. Často se používají klasická čočková kondenzory nebo eliptická či parabolická zrcadla. Výsledkem je nízká světelná účinnost v prvním případe, nebo špatná rovnoměrnost osvětlení ve druhém případě. U čočkových systémů je pak často na závadu přímkový tvar svítícího pole, který omezuje rozlišovací schopnost kopírovacího nebo projekčního zařízení ve směru kolmém na směr svítícího pole.Lighting systems that are commonly used in many devices often do not respect the specific characteristics of the above mentioned sources. Conventional lens condensers or elliptical or parabolic mirrors are often used. The result is low light efficiency in the first case or poor uniformity of illumination in the second case. In the case of lens systems, the linear shape of the illuminating field, which limits the resolution of the copying or projection device in a direction perpendicular to the direction of the illuminating field, is often a defect.

I _w I _w

Výše uvedená nedostatky z velká části odstraňuje katadioptrický osvětlovací systém, ve kterém je použit zdroj světla e rotačně symetrickou křivkou svítivosti. Jeho podstatou je, že soustředně kolem světelného zdroje je umístěn prstencový kondenzor a souose asfárická zrcadlo pro zobrazení svítícího pole světelného zdroje do asfárickáho převáděče. Obě lámavá plochy tohoto asfárickáho převáděče tvoří optický klín pro usměrnění svazku paprsků do osvětlovaná plochy. Prstencový kondenzor, asfárická zrcadlo a asfárický převáděč jsou rotačně symetrická podle osy světelného zdroje. Pro projekční účely je do blízkosti roviny předlohy umístěn kondenzor pro soustředění světelného toku osvětlovače do projekčního objektivu.The above drawbacks are largely eliminated by a catadioptric lighting system in which a light source with a rotationally symmetrical luminous intensity curve is used. Its essence is that an annular condenser and a coaxial aspheric mirror are disposed concentrically around the light source to display the illuminating field of the light source in the aspharic converter. The two refracting surfaces of this aspherical transducer form an optical wedge for directing the beam to the illuminated surface. The ring condenser, the aspharic mirror and the aspharic transducer are rotationally symmetrical about the axis of the light source. For projection purposes, a condenser is placed near the original plane to concentrate the luminous flux of the illuminator into the projection lens.

Tímto systémem je možno soustředit velkou část světelná energie vyzařovaná zdrojem na osvětlovanou plochu a to s velmi dobrým rozložením osvětlení.With this system it is possible to concentrate a large part of the light energy emitted by the source on the illuminated surface with a very good light distribution.

Jeden příklad uspořádání katadloptrickáho osvětlovacího systému podle vynálezu je schematicky uveden na přiloženém výkrese.One example of an arrangement of a cathodloptric lighting system according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Osvětlovací systém je tvořen světelným zdrojem i, v jehož ose je rotačně symetricky umístěn asfárický převáděč £, jehož obě lámavá plochy tvoří optický klín.The illumination system consists of a light source 1, in the axis of which an aspharic transducer 6 is arranged rotationally symmetrically, the two refracting surfaces of which form an optical wedge.

Rotačně symetricky podle osy zdroje χ je táž umístěn prstencový kondenzor 2 se středem v ose zdroje X a dále pak asfárická zrcadlo J.An annular condenser 2 centered on the axis X of the source X and the aspharic mirror J are rotationally symmetrical about the axis of the source χ.

Světlo ze zdroje X je soustřeďováno prstencovým kondenzorem 2 na asfárická zrcadlo 3. a tím pak na asfárický převáděč 1, v němž se vytvoří sekundární obraz zdroje ve tvarní svítícího prstence. Svazek je dále usměrněn asfárickým převáděčem £ do osvětlované plochy 2 (při užití v kopírovacích strojích) nebo je dále soustředěn kondenzorem 2 do objektivu g, přičemž prochází promítanou předlohou Z (při použití v projekčních zařízeních). Část, použitá v projekčních zařízeních, je kreslena .čárkovaně. Jedná se o kondenzor £, promítanou předlohu Z ⁸ objektiv £.The light from the source X is concentrated by the annular condenser 2 on the aspharic mirror 3 and thus on the aspharic converter 1, in which a secondary image of the source is formed in the shaped illuminating ring. The beam is further directed by the aspharic converter 6 into the illuminated surface 2 (when used in photocopiers) or further concentrated by a condenser 2 into the objective g, passing through the projected pattern Z (when used in projection equipment). The part used in projection equipment is drawn in dashed lines. This is the condenser 8, the projected image ^{8 of the} lens 8.

Z výkresu je zřejmá využití značná části světla zdroje (pro běžná užívání výbojky se využije 65 % světla), přičemž hlavní paprsek leží v místě nejvyšší svítivosti u většiny výše uvedených zdrojů.It is evident from the drawing that a considerable part of the light source is utilized (65% light is used for normal use of the lamp), with the main beam at the highest luminous intensity for most of the above sources.

Průměr sekundárního zdroje je dán dálkou svítícího pole. Pro bodová zdroje je možno konstrukcí asfárickáho převáděče i dosáhnout průměru od 15 mm výše, pro halogenová žárovky a delSím vláknem jsou průměry několik cm.The diameter of the secondary source is given by the distance of the illuminating field. For point sources, the diameter of the aspharic transducer can also be achieved from 15 mm upwards, for halogen lamps and longer filaments, the diameters are a few cm.

Vzhledem k značnému tepelnému namáhání je prstencový kondenzor 2 vyroben z odolného skla (např. SIMAX) nebo z křemenného skla.Due to the high thermal stress, the ring condenser 2 is made of resistant glass (eg SIMAX) or quartz glass.

Claims

A rotationally symmetrical light source catadioptric illumination system characterized by concentric around the light source (i) an annular condenser (2) and an aspherical mirror (3) are coaxial for displaying the light field of the light source (1) to the aspherical converter (4) ), the two refracting surfaces of which form an optical wedge for directing the beam to the illuminated surface (5) in the case of a lighting device or through a condenser (6) to a projected original (7) and a lens (8) in the case of a projection device; ), the aspheric mirror (3) and the aspherical transducer (4) are rotationally symmetrical about the axis of the light source (,).