DE2133224A1

DE2133224A1 - Optical projection system

Info

Publication number: DE2133224A1
Application number: DE19712133224
Authority: DE
Inventors: Wiley Emmett Hamilton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-07-09
Filing date: 1971-07-03
Publication date: 1972-01-13

Description

Optisches Projektionssystem Jie Erfindung betrifft Projektionssysteme, welche beispielsweise für die Projektion von Filmbändern oder Diapositiven uriri für andere Projektionszwecke verwendbar sind. Insbesondere tJetrifft die Erfindung eine einzigartige Kombination einer Reflektorlampe, Kondensorlinse, Filmapertur und Projektionslinse, wodurch die Reflektoroberfläche durch die Kondensorlinse hindurch auf die Einlaßblende der Projektionslinse abgebildet wird.Optical projection system The invention relates to projection systems, which for example for the projection of film tapes or slides uriri can be used for other projection purposes. In particular, the invention applies a unique combination of a reflector lamp, condenser lens, film aperture and projection lens, whereby the reflector surface passes through the condenser lens is imaged on the inlet aperture of the projection lens.

In vorbskannten Systemen wurden eine Lampe, ein Reflektor, zwei Kondensorlnsen, eine Filmapertur und eine Projektionslinse so angeordnet, daß der Gluhfaden der Lampe hinter der Kondensorlinse auf die Einlaßblende der Projektionslinse abgebildet vlurde.In previous systems, a lamp, a reflector, two condenser lenses, a film aperture and a projection lens arranged so that the filament of the Lamp behind the condenser lens onto the inlet aperture of the projection lens pictured vlurde.

Die beiden Kondensorlinsen erzeugten infolge Absorption und Reflexion an den verschiedenen Kondensoroberflächen einen bedeutenden Verlust an Lichtenergie. Zusätzlich dazu war der von zudem Glühfaden aufgespannte und von der Kondensorlinse aufgenommene Raumwinkel relativ klein. Daher war das an der Einlaßblende erhaltene Gesamtlicht relativ gering. Um dieser Situation gerecht zu werden, waren Lampen mit höherer Wattleistung, bei spielsweise Lampen mit einer Leistung im Bereich von 500 bis 1000 Watt erforderlich, um eine entsprechende Leuchtdichte auf dem Schirm zu erhalten. Diese Lampen hoher Wattleistung erforderten den Einbau von Kühlgebläsen, um die erzeugte Wärme abzuführen. Diese Gebläse erzeugten ihrerseits einen störenden Lärm.The two condenser lenses generated due to absorption and reflection a significant loss of light energy on the various condenser surfaces. In addition to this, the filament was also stretched out and the condenser lens recorded solid angle relatively small. Hence, that was obtained at the inlet aperture Overall light relatively low. To do justice to this situation, there were lamps with higher wattage, for example lamps with a power in the range of 500 to 1000 watts are required to achieve a corresponding luminance on the screen to obtain. These high wattage lamps required the installation of cooling fans, to dissipate the generated heat. These fans in turn created a nuisance Noise.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein fotografisches Projektionssystem zu liefern, welches eine Verringerung der Plattleistung ermöglicht, die für den Betrieb der Lichtquelle erforderlich ist und trotzdem die gleiche oder sogar eine bessere Beleuchtung des Schirms gewährleistet.It is therefore an object of the invention to provide a photographic projection system to deliver, which enables a reduction in the flat performance required for the Operation of the light source is required and still the same or even one better lighting of the screen guaranteed.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein fotografisches Projektionssystem zu schaffen mit einem größeren Wirkungsgrad bezüglich der Leuchtdichte am Bildschirm pro Watt als vorbekannte Systeme.Another object of the invention is to provide a photographic To create a projection system with greater luminance efficiency on the screen per watt as previously known systems.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein fotografisches Projektionssystem zu erhalten, daß nur eine einzige Kondensorlinse erfordert und wegen der verminderten Anforderungen für die Kühlung mit einem beträchtlich geringeren Geräusch betrieben werden kann als vorbekannte Systeme.Another object of the invention is to provide a photographic To obtain projection system that only requires a single condenser lens and because of the reduced requirements for cooling with a considerably lower one Noise can be operated as previously known systems.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Abbildungen.Further objects, features and advantages of the invention result from the following description of embodiments in connection with the Illustrations.

Die Fig. 1 ist eine Darstellung eines optischen Projektionssystems gemäß der Erfindung.Fig. 1 is an illustration of a projection optical system according to the invention.

Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.FIG. 2 shows a representation of another embodiment of the Invention.

3 . 3 zeigt eine Abbildung, wie sie sich beim Einblick in eine Projektionslinse nach dem Stand der Technik von vorn ergibt und zeigt das dort sichtbare Bild.3. 3 shows an illustration of how it looks when looking into a projection lens according to the state of the art from the front and shows the image visible there.

i. 4 ist eine Vorderansicht einer Projektionslinse gemäß der Erfindung und zeigt das dort sichtbare Bild.i. 4 is a front view of a projection lens according to the invention and shows the image visible there.

Fig. 5 ist ein Teilschnitt des Reflektors des Projektionssystems gemäß der Erfindung und zeigt zwei verschiedene Formen von reflektierenden Flächen.5 is a partial section of the reflector of the projection system according to FIG of the invention and shows two different shapes of reflective surfaces.

Fig. 1 zeigt eine Lampe 10, welche aus einem Glühfaden 11 besteht, der hermetisch abgedichtet in einer lichtdurchlässigen Hülle 12 angeordnet ist, und die in einem Reflektor 13 angebracht ist.Fig. 1 shows a lamp 10, which consists of a filament 11, which is hermetically sealed in a transparent envelope 12, and which is mounted in a reflector 13.

Der Reflektor 13 und die Lampe 10 werden durch den Halter 14 rl.iteillanaer verbunden, welcher außerdem noch die Verbindung zu eine nicht dargestellten netzteil herstellt. Der Glühfaden 11-der Lichtquelle 10 ist in dem Brennpunkt 15 des Reflektors 13 angebracht, so daß der Reflektor das Licht sammelt und nach vorn reflektiert zur Beleuchtung einer Kondensorlinse 17. Die Kondensorlinse 17 sammelt das Licht und gibt es durch eine Filmapertur 18 in der Aperturplatte 18'. Durchsichtige Filmstücke, nicht gezeigt, erden so vor die Filmapertur 18 geführt, daß ihr Bild auf die Eintrittsblende 19 der Projektionslinse 20 fällt und dadurch in bekannter Weise auf den Schirm 21 projiziert wird. Alle oben aufgeführten Einzelbestandteile sind axial in der optischen Achse 16 ausgerichtet.The reflector 13 and the lamp 10 are rl.iteillanaer by the holder 14 connected, which also connects to a power supply, not shown manufactures. The filament 11 of the light source 10 is in the focal point 15 of the reflector 13 attached so that the reflector collects the light and reflects it forward for illuminating a condenser lens 17. The condenser lens 17 collects the light and is there through a film aperture 18 in the aperture plate 18 '. Clear pieces of film, not shown, ground in front of the film aperture 18 so that your image is on the entrance aperture 19 of the projection lens 20 falls and thereby falls onto the screen 21 in a known manner is projected. All the individual components listed above are axial in the optical Axis 16 aligned.

Gemäß der Erfindung muß der Durchmesser 22 des Reflektors 13 so bemessen sein, daß er gleich der Größe des Bildes des Durchmessers der Eintrittsblende 23 ist, wenn diese Eintrittsblende durch die Kondensorlinse abgebildet wird. Zur Veranschaulichung stellt der Pfeil 24 die Größe des Durchmessers der Eintrittsblende dar, welcher bei der Abbildung durch die Kondensorlinse in dem bildraum hinter der Kondensorlinse als Pfeil 25 erscheint. 3er Durchmesser 22 muß zur wirksamsten Ausnutzung des Systems der Größe des Pfeils 25 entsprechen.According to the invention, the diameter 22 of the reflector 13 must be so dimensioned be that it is equal to the size of the image of the diameter of the entrance aperture 23 is when this entrance aperture is imaged through the condenser lens. As an illustration the arrow 24 represents the size of the diameter of the entrance aperture, which when imaging through the condenser lens in the image space behind the condenser lens appears as arrow 25. 3 diameter 22 must be used for the most effective use of the system correspond to the size of the arrow 25.

Eine weitere Veranschaulichung hierfür kann Fig. 1 entnommen werden, wobei die Lichtstrahlen 26 und 27 von den äußersten Punkten 28 und-29 auf dem Reflektor reflektiert werden zu den äußersten Punkten 30 und 31 auf der Einlaßblende. Die nutzbare Grenze der Größe des Reflektors 22 ist dort, wo die Strahlen 26 und 27 sich auf der Reflektorfläche schneiden-, d. h. bei 28 und 29.A further illustration of this can be found in Fig. 1, the light rays 26 and 27 from the outermost points 28 and -29 on the reflector are reflected to the outermost points 30 and 31 on the inlet aperture. the usable limit of the size of the reflector 22 is where the rays 26 and 27 intersect on the reflector surface, d. H. at 28 and 29.

Eine weitere notwendige Charakteristik einer Anordnung gemäß der Erfindung ist der optische Wert der Kondensorlinse. Die Kondensorlinse muß eine Brennweite besitzen, welche reziprok ist der Summe der Brüche 1/L1 + 1/L2. Die Länge L1 ist die Entfernung von der Kondensorlinse 17 bis zum äußeren Rand 22 des Reflektors 13 und die Länge L2 ist die Entfernung von der Nondensorlinse 17 zu der Eintrittsblende 19 der Linse 20. Durch Auswahl der richtigen Kondensorlinse 17 und durch richtige Anordnung der Einlaßblende 19 der Projektionslinse 20 und des äquivalenten Reflektordurchmessers 22 relativ zueinander und zur KondensoI-10 linse 17 wird die Lichtquelle die Kondensorlinse 17 gleicJmäß-ig aus leuchten. Diese wiederum wird die Filmapertur und den Projektionsschirm gleichmäßig ausleuchten. Dieses System besitzt einen größeren Wirkungsgrad wie die vorbekannten Systeme, da fast das gesamte von der LichtqAle10 erzeugte Licht gesammelt und durch den Reflektor 13 so abgegeben wird, daß es die Kondensorlinse und weiterhin die Einlaßblende 19 der Projektionslinse 20 ausfüllt und daher den-Projektionsschirm 21 gleichmäßig beleuchtet.Another necessary characteristic of an arrangement according to the invention is the optical value of the condenser lens. The condenser lens must have a focal length own, which is the reciprocal of the sum of the fractions 1 / L1 + 1 / L2. The length is L1 the distance from the condenser lens 17 to the outer edge 22 of the reflector 13 and the length L2 is the distance from the nondensor lens 17 to the entrance aperture 19 of the lens 20. By selecting the correct condenser lens 17 and by correct Arrangement of the inlet aperture 19 of the projection lens 20 and the equivalent reflector diameter 22 relative to one another and to the condenser lens 17, the light source becomes the condenser lens 17 illuminate equally. This in turn becomes the film aperture and the projection screen illuminate evenly. This system is more efficient than that known systems, since almost all of the light generated by the LichtqAle10 is collected and is output through the reflector 13 so that it is the condenser lens and further the inlet aperture 19 of the projection lens 20 fills and therefore the projection screen 21 evenly illuminated.

Eine Methode der Erklärung des vergrößerten Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Projektionssystems besteht in der Betrachtung der Raumwinkel der Reflektion. Wenn der äußere Randdurchmesser 22 des Reflektors 13 in dem Bereich des Bildraums liegt, auf den die Eintrittsblende 19 der Projektionslinse 20 fokussiert ist, nämlich in einem Abstand L1 hinter der Kondensorlinse, dann wird der Raumwinkel, der von den Strahlen von der Lichtquelle 10 eingeschlossen wird, welche von der Reflektoroberfläche 32 und von der ondensorlinse erfaßt werden, stark vergrößert gegenüber dem Raumwinkel gemäß dem Stand der Technik. Der Raumwinkel im Falle einer erfindungsgemäßen Anordnung ist der Raumwinkel, welcher durch den vollen Reflektordurchmesser 22 aufgespannt ist. Im Falle vorbekannter Anordnungen erscheint hier der Raumwinkel, der durch den verhältnismäßig kleinen Heizfaden 11 bei Betrachtung durch die Kondensorlinse 17 aufgespannt ist.One method of explaining the increased efficiency of the present invention Projection system consists in viewing the solid angle of the Reflection. When the outer edge diameter 22 of the reflector 13 in the area of the image space on which the entrance aperture 19 of the projection lens 20 is focused is, namely at a distance L1 behind the condenser lens, then the solid angle, which is trapped by the rays from the light source 10, which from the Reflector surface 32 and are detected by the ondensor lens, greatly enlarged compared to the solid angle according to the prior art. The solid angle in the case of a The arrangement according to the invention is the solid angle which is determined by the full reflector diameter 22 is stretched. In the case of previously known arrangements, the solid angle appears here, that by the relatively small filament 11 when viewed through the condenser lens 17 is stretched.

Bei einer weiteren Ausgestaltung zur Erzeugung einer gleichmäßigen oder weichen Beleuchtung wird die innere Reflektoroberfläche 32 aufgerauht oder mit kleinen Vertiefungen versehen, wie es bei 33 in Fig. 5 dargestellt ist. Der gleiche Weichlichteffekt kann dadurch erzeugt werden, daß die innere Reflektoroberfläche, wie bei 34 in Fig. 5 mit Rillen versehen wird. Diese Diffusion durch Aufrauhung oder Rillen ist an sich bekannt.In a further embodiment for generating a uniform or soft lighting, the inner reflector surface 32 is roughened or provided with small depressions, as shown at 33 in FIG. Of the the same soft light effect can be created by the fact that the inner reflector surface, is grooved as at 34 in FIG. This diffusion by roughening or grooves is known per se.

rin Verfahren zur Bestimmung, ob die Erfindung richtig angewendet ist und zum Vergleich der erfindungsgemäßen Anordnung mit dem Stand der Technik, ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.rin method of determining whether the invention has been properly applied and to compare the arrangement according to the invention with the prior art, is shown in FIGS. 3 and 4.

In den Figuren 3 und 4 stellt die Bezugsziffer 35 de-n Rand der Projektionslinse 20 dar und die Ziffer 36 ist das Bild des Fadens, wie es einem Betrachter erscheinen würde, der von vorn in die Projektionslinse an einer Anordnung nach dem Stand der Technik bineinschauen würde. Im Gegensatz dazu würde ein Betrachter beim iiineinschauen in die Projektionslinse einer erfindungsgemäßen Anordnung von vorn das vild 37 der gesamten Reflektoroberfläche 34 zusammen mit dem Glühfaden 11 gemäß der Abbildung in Fig. 4 sehen. Die helle Fläche des abgebildeten Reflektors nach Fig. 4 ist wesentlich größer als die Fläche des hellen Glühfadens 36 nach Fig. 3 und dies zeigt anschaulich, den größeren Beleuchtungswirkungsgrad und die größere ffelligkeit auf dem Projektionsschirm, welche durch das erfindungsgemäße Systen erreicht werden.In Figures 3 and 4, the reference number 35 represents the edge of the projection lens 20 and the numeral 36 is the image of the thread as it would appear to a viewer would that from the front into the projection lens on an arrangement according to the prior Technology. In contrast, a viewer would look inside in the projection lens of an arrangement according to the invention from the front the vild 37 of entire reflector surface 34 together with the filament 11 as shown see in fig. The light area of the reflector shown in FIG. 4 is essential larger than the area of the bright filament 36 according to Fig. 3 and this clearly shows the greater lighting efficiency and the greater efficiency on the projection screen, which are achieved by the system according to the invention.

Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Erfindung abgewandelt werden durch Verwendung eines Spiegels 38 und zu einem gefalteten System umgewandelt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung gibt eine zusätzliche Flexibilität, da ein Raum in dem Projektor außer der optischen Achse 16 verwendet wird.As shown in Fig. 2, the invention can be modified by Use a mirror 38 and convert to a folded system. This embodiment of the invention gives an additional flexibility as there is a space is used in the projector other than the optical axis 16.

Die in der obigen Beschreibung erläuterte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann selbstverständlich von dem Fachmann durch Verwendung von Spiegeln und verschiedene Reflektorformen abgewandelt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.The preferred embodiment explained in the above description The invention can of course be understood by those skilled in the art through the use of mirrors and various reflector shapes can be modified without departing from the scope of the invention to leave.

Claims

A n 5 p r ü c h e

0 / Projection system for projecting a film image, d a d u r it is noted that there is a projection lens (20) with an inlet aperture (19), a condenser lens (17) and a lick-concentrating reflector (13) with Lamp unit (10) comprises in this order and the reflector surface through the condenser lens (17) mapped onto the full diameter of the inlet aperture (19) is.

2. Projection system for projecting a film image, d a à u r it is noted that it comprises: a projection lens (20) with a lens diaphragm (19), a device (18 ') for producing an aperture (18) for receiving a film, one adjacent to this aperture on the opposite side from the projection lens (20) arranged condenser lens (17), wherein the diaphragm (19) of the projection lens (20) through the aperture (18) through the condenser lens in a point outside the condenser lens, a light projection device, which has a compact lamp unit (10) including a concave light concentrator Reflector (13) comprises, wherein the reflector is arranged at the point in space, which contains the image of the aperture (19) of the projector lens (20) and the reflective Surface of the reflector has a diameter (22) which is at least substantially is equivalent to the diameter of this image and the reflector light from the lamp unit so projected that the condenser lens with a substantially uniform light distribution is filled with light from the lamp unit over the surface of the condenser lens and the illuminated reflector from the condenser lens to the full diameter of the Aperture of the projection lens is shown.

L e r s e i t e