DE2245367A1 - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung

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DE2245367A1
DE2245367A1 DE19722245367 DE2245367A DE2245367A1 DE 2245367 A1 DE2245367 A1 DE 2245367A1 DE 19722245367 DE19722245367 DE 19722245367 DE 2245367 A DE2245367 A DE 2245367A DE 2245367 A1 DE2245367 A1 DE 2245367A1
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DE19722245367
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John N Wilkinson
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Optical Radiation Corp
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Optical Radiation Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/04Optical design
    • F21V7/08Optical design with elliptical curvature
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2026Gas discharge type light sources, e.g. arcs

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Description

  • Beleuchtungseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung und insbesondere eine Proåektionslichtauelle und ein zugeordnetes optisches System.
  • Die Verwendung von parabolischen und eiliptischen Reflektoren ist bei Xenon- und Lichtbogenlampen. an sich bekannt. Dies ist insbesondere bei Solarsinulatoren der all, wo ein Hochintensitätsstrahl mit gleichförmiger oder vorbestiramter Intensität erwünscht ist. Gewöhnlich sind die Reflektoren so ausgestaltet, daß sie mehrere elliptische Abschnitte verwenden, von denen jeder dazu dient, ein Bild in vernünftigen Grenzen gleichförmiger Intensität beizutragen. Dies wird bisher dadurch erreicht, daß der Reflektor in Abschnitten hergestellt wird, wobei die Achsen der entsprechenden Abschnitte zu der Achse der Lampe versetzt sind. Solch eine Einrichtung ist beispielsweise in der US-PS 3 499 561 gezeigt.
  • Die Verwendung solcher zusammengesetzter Reflektoren ist verhältnismäßig erfolgreich bei der Lösung des genannten Problems.
  • Die Reflektorfläche selbst muß jedoch genau bearbeitet sein und weist, da sie eine zusammengesetzte Form hat, entweder Diskontinuitäten oder unwirksame Reflektoiabschnitte auf.
  • Ein anderer Versuch, das Problem der gleichförmigen Ausleuchtung einer Bildebene zu lösen, ist in der US-PS 1 275120 beschrieben. Dort wird eine Rotationsfläche verwendet, die durch einen Elipsenabschnitt erzeugt wird, dessen Hauptachse versetzt ist, um einen Ring zweiter Fokuspunkte zu erzeugen.
  • Um eine brauchbare Gleichförmigkeit der Intentsität über dem Film oder der Öffnung zu erreichen, war im wesentlichen eine Defokussierung dadurch notwendig, daß der Film oder die Öffnung einen gewissen abstand von dem zweiten Fokus des optischen Systems angeordnet wurde.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß es möglich ist, eine Rotationsfläche zu verwenden, die einen Reflektor aus einem einzigen elliptischen Segment bildet, dessen Achse um einen vorbestimmten Winkels versetzt ist, welcher (1) mit dem Brennpunktabstand des Reflektors und (2) der Öffnungsgröße zusammenhängt, um eine vorbes-tillate Intensität über der ausgeleuchteten Öffnung zu erzeugen. Dadurch kann wahlweise eine gleichförmige Dunkelkaiiten- oder Hellkantenintensität erzielt werden.
  • Durch die Erfindung wird die maximale Energie bei dieser vorbestimmten erteilung durch die Öffnung geliefert. Diese beiden ftigenschaften werden grundlegend durch die Rotation des Segmentes einer Ellipse erreicht, um eine Reflektorfläche um die erzeugende achse der Ellipse zu bilden, die durch den ersten Pokus verläuft und unter einem solchen Winkel geneigt ist, daß ein Ring Von Fokuspunkten die Öffnung umgibt, die von der Lichtquelle und dem Reflektor beleuchtet wird. Wenn die Öffnung rechteckig ist, ist der Durchmesser des von den Fokuspunkten gebildeten Ringes gleich der diagonalen Länge der rechteckigen Öffnung. Wenn die Lichtquelle entlang ihrer Länge eine nicht gleichförmige Strahlungsstärke hat, wie es bei Lichtbogen-Ent ladelampen (beispielsweise Xenon-Gleichstrom-Lichtbogenlampen) typisch ist, wo die Intensität des Licht bogens größer an einer der Elektroden ist, wird der Lichtbogen unmittelbar bei dieser Elektrode an dem äußeren Rand der Öffnung abgebildet. Im allgemeinen werden die Ellipse,- der Rotationswinkel A und die Lichtbogenlänge für eine vorgegebene Proåektions-f-Zahl oder Lichtstärke gewählt, so daß die mittlere Größe des Bildes des Lichtbogens, welches durch die Ellipse an der Öffnung erzeugt wird, etwa gleich 3/4 der größten Querabmessung der Öffnung ist. Die Länge des Spiegelsegmentes wird so bestimmt, daß es die maximale Energie umfaßt, die in den polaren Grenzen der Lampe abgestrahlt wird, wobei die genaue Länge von dem Itichtbogenlängen-Strahlungsgradienten in der Lampe und der erforderlichen Intensitätsverteilung an der Öff.-nung bestimmt wird. Erfindungsgemäß wird die Filmfensteröffnung an dem zweiten Fokus der rotierten Ellipse angeordnet.
  • Eine spezielle Form der Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden. Es wird eine Lampen- und Reflektoreinrichtung angegeben, die so ausgelegt ist, daß sie eine maximale Energie durch eine Öffnung mit einer vorbestimmten Intensitätsverteilung über einer Öffnung, insbesondere der Filmfensteröffnung eines Xinoprojektors, erzeugt. In der Erfindung wird eine Gasentladungslampe mit einem Lichtbogen oder einem Lichtquellenbereich variierender Strahlungsstärke verwendet, wobei die Strahlungsstärke an einer Elektrode wesentlich höher als an der anderen ist. Ein abgewandelter elliptischer Reflektor, der in etwa axial gegenüber der Entladungslampe angeordnet ist, wobei der primäre Fokus des Reflektors entlang der Achse der Lampe liegt, der sekundäre Fokus jedoch an der Ebene der Öffnung auf einer Linie, die einen Winkel mit der Achse der Lampe bildet. Ferner wird angegeben, wie die optimale Spiegel- oder Reflektorlänge S bestimmt werden kann, um die maximale Energie bei einer vorgegebenen Intensitätsverteilung über der Filmfensteröffnung einesProjektors zu erzeugen. Die Lichtbogenlänge, die Strahlungsverteilung, der Winkel < , die Spiegel oder Reflektorlänge S und die Öffnungsabmessungen werden für eine brauchbare Projektor-f-Zahl oder Licht stärke in einer Weise in Zusammennang gesetzt, daß das Bild des hellsten Teiles des Lichtbogens auf die äußeren Grenzen der Öffnung von allen Punkten auf dem beme S übereinander geblendet werden, und daß die Bilder des Lichtbogens an der Öffnung von verschiedenen Punkten auf dem Zllipsensegment eine Gruppe von Bildern bilden, wobei die mittlere Größe etwa gleich 3/4 der Diagonalabmessung ist. Um diese jLrt von Bild zu erreichen, wird der Teil des Lichtbogens ililt der größten Strahlungsstärke an den ersten Fokus des Spiegels gelegt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig.1 eine perspektivische Drstellung eines elliptischen Reflektors, wobei Teile zur Verdeutlichung weggebrochen sind; hig.1a eine graphische Darstellung der Intensität der Beleuchtungseinrichtung von Fig. 1; big. 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß abgewandelten elliptischen Reflektoreinrichtung, wobei Teile zur Verdeutlichung weggebrochen sind; Fig.2a eine graphische Darstellung der Intensitätsverteilung durch eine Öffnung der Einrichtung von Fig. 2; Fig. 3 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Lampengehäuses, wobei es in einer betriebsfähigen Stellung an einem Kinoproåektor dargestellt ist; iig. 4 ein vereinfachtes Strahlungsdiagramm einer erfindungsgemäßen, optischen Einrichtung mit einer Negativlinse; Fig. 5 eine graphische Darstellung der Wirkung der erfindungsgemäßen Ellipsenrotation; Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung und ein polares Strahlungsdiagramm einer typischen Lichtquelle, die beider Erfindung verwendet wird; Fig. 7 eine vereinfachte, perspektivische, zum Teil weggebrochene Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung, die die Wirkung der Lichtbogenstrahlung Raumunter einem bestimmten Winkel zeigt; Fig.8 eine vergrößerte, vereinfachte Darstellung einer Lichtbogenquelle, wobei die Strahlungsverteilung der erfindungsgemäß verwendeten Lichtbogen gezeigt ist; Fig. 9 ein vereinfachtes Lichtbogenbild an der Öffnung bei der Durchführung der Erfindung; und Fig.1O eine graphische Darstellung der Lichtintensität über der Öffnung von Fig.9.
  • In Fig.1 ist ein einfacher elliptischer Reflektor 10 gezeigt, wobei eine Lichtquelle 11 an dem ersten Fokus f1 des Reflektors 10 liegt. Die Lichtenergie von der Quelle 11 wird in Richtung des Pfeiles abgestrahlt und auf der Ebene P fokussiert, die senkrecht zu der Längsachse A liegt. Der SchnittpunktK der Achse A und der Ebene P ist der zweite Fokus f2 der Ellipse. In diesem Ball ist die maximale, lokale Intensität an den Mittelpunkt der Ebene P vorhanden, und die Intensitätsschwankung zwischen der Achse und Bereichen außerhalb der Achse führt dazu, daß solch eine Einrichtung nur einen begrenzten Wert hat.
  • Die relativen Intensitäten über der Öffnung an der Ebene P ist in Fig.la gezeigt. Eine -gleichförmigere Verteilung der Lichtintensität in dem Fall von Fig. 1 kann bei einem gleichzeitigen Energieverlust durch eine Defokussierung entweder der Lichtquelle 11 oder der Ebene 12 durch ihre Längsverschiebung entlang der Achse A von ihren gezeigten Positionen an dem ersten und zweiten Fokus der Ellipse erreicht werden. Bei dieser Einrichtung kann eine Gleichförmigkeit der Verteilung und maximale Energieübertragung nicht gleichzeitig erreicht werden.
  • Fig.2 zeigt im Gegensatz zu Fig.1 die grundlegenden Parameter der Erfindung. In diesem Fall ha-t der Reflektor 12- eine nahezu elliptische Form. Der Reflektor 12 isttatsächlich eine Rotationsfläche gebildet durch Rotation der Linie S um die Achse des Reflektors A. Die Linie S ist ein Segment einer Ellipse, deren Hauptachse M durch den ersten Fokus f1 verläuft und die Achse Ä unter einem Deviationswinkel # schneidet. Daraus ergibt sich, daß der zweite Fokus f2 der elliptischen Form 12 nicht ein einziger Punkt, sondern ein Ring von Fokuspunkten 2N ist, die in der Ebene P liegen. Der Winkel # ist gleich dem winkel, dessen Tangenz im xiesentliche-n gleich der Hälfte der maximalen Querabmessung der zugeordneten Öffnung über dem Brennpunktsabstand der ellipse ist. Normalerweise liegt der Winkel # im Bereich von 1/2 tis 3 Grad.
  • Die Lichtquelle in dieser Sinrichtung, die bei dem ersten Fokus I1 des Xeflektors 12 liegt, ist ein Lichtbogen 13, mit einer wirksamen Länge e L. In Gasentladungslampen, insbesondere Xenonlampen, ist ein Strahlungsgradientenverhältnis zwischen den zwei Elektroden in der Größenordnung von 10 : 1 vorhanden. In solch einem Fall wird die Lampe so orientiert, daß der Teil des Lichtbogens mit der höchsten Strahlungsdichte ar dem ersten fokus f1 liegt. Bei vorgegebenen Param e teui, narrili ch dem Gradienten der Lichtquellenstrahlungs- e dichte, der Lichtbogenlänge und dem Rotationswinkel #, ist die Einrichtung so ausgelegt, daß sie mit einer Öffnung 14 zusammenwirkt und eine maximale Lichtenergie durch die Öffnung bei eiKr im wesentlichen gleichförmigen Intensität hindurch schickt (Fig. 2a). Dies wird in dem idealen Fall erreicht, wenn diese Farame ter miteinander korreliert sind, um die gesamte Lichtbogenlänge L in der größten Querabmessung der Öffnung von allen Punkten auf dem Rotationsellipsensegment abzubilden. In diesem Fall hat das Bild des Lichtbogens 13, wie dargestellt ist, eine Gesamtlänge von 2 R, bei der Ebene P, wobei R der Radius des Ringes der zweiten Fokuspunkte f2 und gleich der Hälfte der größten Querabmessung der Öffnung 14 ist. Wenn die Öffnung 14 rechteckig ist, wie in Fig.2 gezeigt ist, ist 2 R gleich der diagonalen Länge.
  • Die iibstimmung der Erfindung auf eine wichtige Anwendung ist in Fig. 3 gezeigt. Dort wird die erfindungsgemäße Einrichtung als Hochintensitäts-Lichtquelle für einen Kinofilmprojektor 40 verwendet. Die Optik des Projektors 40 einschließlich der normalen Linse 41, der Filmantriebsainrichtung-42 und der Spulen 43a und 43b werden durch die Verwendung der Erfindung nicht beeinflußt. Das Filmfenster 44 des Proäektors 40 bildet die Öffnung 14 von Fig.2. Das Lampengehäuse 45 des Proäektors 40 ist an der Rückseite (oder an der Seite in gewissen Anwendungsfällen) offen und geht in eine Abdeckung 46 der erfindungsgemäßen Projektorlampeneinrichtung 50 über. Die Einrichtung 50 weist als grundlegendes Bauteil eine Xenonlampe 51 auf, die axial in dem Reflektor 12 ausgerichtet ist. Die Einrichtung 50 weist einen Grundstecker 52 und einen flexiblen Leistungsstecker 53 für diese Xenonlampe 51, einen Zündschaltkreis 54, ein Gebläse 55 und einen Motor 56 zum Kühlen der Lampe 51 und der gesamten Einrichtung auf. Die wichtigsten baulichen Merkmale der Einrichtung 50 von Fig.3 sind die folgendeni 1. Die Lampe 51 ist so ausgerichtet, daß der Lichtbogen auf der optischen Achse des Reflektors 12, der Öffnung14 und der Projektionslinse 41 liegt.
  • 2. Die Kathode der Lampe 51 liegt an dem ersten Fokus f1 des Reflektors 12.
  • 3. Die Filmebene des Proåektors 40 hinter dem Filmfenster 44 liegt senkrecht zu der Achse A und an. einer Ebene der zweiten Fokuspunkte f2 der Einrichtung.
  • In bestimmten Fällen ist es erwünscht, daß derselbe Spiegel oder Reflektor für verschieden große Öffnungen, beispielsweise 16 mm und 35 mm, verwendet werden kann. Wenn die Einrichtung nach der vorher gegebenen Lehre für eine 16 mm Öffnung (6,86 mm x 9,4mm) ausgelegt ist, kann dieselbe Reflektor-und Lampeneinrichtung für größere Systeme, beispielsweise für 35 niru, dadurch verwendet werden, daß eine Negativlinse eingefügt wird, um das Bild zu vergrößern und die 35 mm Öffnung zu umschreiben. Dies ist in Fig.4 gezeigt, in der der Reflektor 12 die Brennpunkte f1 und f2 hat. Eine Negativlinse 60 ist angeordnet, um das Bild zu vergrößern und ein Bild an einem modifizierten zweiten Brennpunkt f2N an der erforderlichen Öffnungsebene P zu erzeugen. Diese Verwendung der Negativlinse ermöglicht die Anpassung der Erfindung auf verschiedene Öffnungsgrößen ohne Abwandlungen der Lampen-Reflektor-Kombination. Wenn der Reflektor aus einem elliptischen Rotationsabschnitt besteht, wie oben beschrieben wurde, ist der zweite Fokus tatsächlich der Ring der Brennpunkte f21. Die Negativlinse 60 verschiebt den zweiten Fokus, so daß ein modifizierter Ring von Brennpunkten f2N? gebildet wird. Zusätzlich zu der Verschiebung des zweiten Fokus 12 wird auch der konuswinkel verändert, wie deutlich in iig. 4 zu sehen ist. Dadurch kann dieselbe Lichtquelle von einer Projektionslinseneinheit mit einer anderen f-Zahl oder Lichtstärke aufgenommen werden. Ein 16 mm Projektionssystem hat normalerweise eine f/1,6 Projektionslinse, während im Vergleich dazu eine 35 mm Einrichtung normalerweise eine f/1,9 Projektionslinse hat.
  • Fig.5 zeigt die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Rotationsellipsenform. Das ursprüngliche Ellipsensegment S ist in einer gestrichelten Linie gezeigt und erstreckt sich zwischen ausgewählten Polwinkeln L und 0L der Lichtbogenquelle bei f10 Die Winkel R und OR umfassen näherungsweise 70 - 90 % der von der Lichtquelle abgestrahlten Energie. Die Randstrahlen des von der Lichtquelle 1 abgestrahlten Lichtes sind als r1r2 und rDr bezeichnet, die an dem zweiten Fokus f2 konvergieren.
  • Wenn das Segment S um f1 in einer positiven Richtung um den Winkel # gedreht wird, entsteht das Segment S'. Die Randstrahlwege werden nun r1'r2' und r3'r4' und konvergieren an dem Fokus f21 (äußerer Randpunkt der Öffnung). Wenn die Linie S' um die Achse A gedreht wird, erzeugt sie die gewünschte Reflektorform und f2 wird zu einem Ring von Brennpunkten des strahlenden Abschnittes des Lichtbogens. Die f-Zahl der Einrichtung ist in Fig. 5 gezeigt und als Winkel zwischen der Längsachse und einer Linie definiert, die den Mitte-lpunkt der Öffnung an der zweiten Brennebene und der Außenkante von S' verbindet. Die f-Zahl ist ein Grenzwert i dem Entwurf eines Systems und ist gewöhnlich durch die Projektionslinsen- begrenzt, die für die Projektion um Verfügung stehen.
  • Für 16 mm Projektoren ist die normale f-Zahl gleich 1,6 oder kann in dem Bereich von 1,0 - 2,4 liegen. Für einen 35 mm Plojektor ist sie normalerweise 1,9 und kann in dem Bereich i/1,5 bis f/2,7 liegen.
  • Der-selbe Effekt kann dadurch ereicht werden, daß die ellipse in einer negativen Richtung -# gedreht wird, wobei ide Fläche 8 innerhalb der Fläche b zu liegen kommt. Im halle der positiven Drehung erstreckt sich-die Bogenlänge von dem ersten Fokus zu dem zweiten Fokus f2, wobei die Elektrode mit der höchsten Lichtstärke all den ersten Fokus f1 liegt.
  • Bei der negativen Drehung -# wird die Elektrode mit der höchsten Strahlungsintensität wieder an den ersten Fokus f1 angeordnet, die Länge des Bogens L erstreckt sich jetzt jedoch von dem zweiten Brennpunkt f2 weg. Dadurch wird ein gewisses Maß an Flexibilität bei der Ausführung der Lampenhalterung ermöglicht. Die Länge des Segmentes S' wird im Zusammenhang mit der Länge der Lichtquelle, ihrer polaren Abstrahlungscharakteristischen und der relativen Vergrößerung des lichtbogens an verschiedenen Punkten entlang der Fläche S' bei der Öflnungsebene bestimmt.
  • In-erster Ordnung ist die Länge des Segmentes S und b' gleich dem Abstand auf der Kurve S zwischen den projezierten polaren Koordinaten der Strahlung der Lichtquelle. Dies ist in Fig. 6 gezeigt, die die polare Verteilung einer -typischen Xenonlampe zeigt. Das initierte Licht wird in einen Ringraum abgestrahlt, wie in Fig.6 zu -sehen ist. Die Winkel #T und #T, sind näherungsweise gleich 500.
  • Die Winkel #L und #L werden bei der obigen Berechnung der Länge des Segmentes s' der Ellipse von Fig. 5 verwendet.
  • Der effekt der Strahlungsintensität oder genauer der variablen Strahlungsintensität des Lichtbogens muß bei der Durchführung der Erfindung in Betracht gezogen werden. Fig.? zeigt diesen Effekt.
  • Wenn der Spiegel oder Reflektor 12, der Lichtbogen 13 und die ebene P vorgegeben sind, sollte die ausleuchtung an dem Punkt i auf der Ebene näherungsweise gleich der Ausleuchtung Ei an jedem anderen Punkt auf der Ebene P in der Öffnung 14 sein. Die Ausleuchtung an dem Punkt i ist tatsächlich die Summe der Helligkeiten von allen Teilen des Lichtbogens 13 mal dem Raumwinkel # von dem Spiegel. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden.
  • wobei Zahl m = der diskreten Helligkeitszonen auf dem Spiegel, gesehen von dem Punkt i aus Biä = Helligkeit einer Zone an dem Lichtbogen'gesehen von dem Punkt i aus #ij = Raumwinkel, unter dem die Helligkeitszone Bij von dem Punkt i gelsehen wird.
  • Die optimale Spiegelform für die Gleichförmigkeit der Intensität an der Öffnung wird erreicht, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist: Bi . - K 1 1 Dies wird dadurch erreicht, daß N und #M des Spiegels größer gemacht wird, so daß nicht die gesamte Lichtenergie aufgefangen wird.
  • Normalerweise wird #M des Spiegels in der Größenordnung von 10 -20 Grad gegenüber der Nenngrenze von 30 Grad der Lampenabstrahlung vergrößert, und der Winkel #M des Spiegels wird um 15 - 30 Grad vergrößert, so daß wenigstens 70 % der Lichtenergie der Lichtquelle aufgefangen wird und die Bestrahlung an der Öffnung um nicht mehr als 75 0% über der Öffnung variiert. Wenn eine geringere Gleichförmigkeit annehrnbar ist, können die Winkel N und ON des Spiegels um kleinere Beträge erhöht werden.
  • Diese Kriterien sind am bedeutsamsten für eine Lichtquelle, beispielsweise eine Xenonlichtbogenlampe, die ein großes Helligkeitsverhältnis, beispielsaseise 6-1 bis 10-1, zwischen den beiden Elektroden hat. Wenn daher die hellere Elektrode an dem Brennpunkt f1 angeordnet und der elliptische Äbschnftt gedreht wird, bildet der Spiegel den Bereich mit hoher Helligkeit an den äußeren Grenzen der Öffnung ab. Dabei geschieht folgendes: Die Bereiche mit hoher Helligkeit werden an den äußeren Stellen der Öffnung mit entsprechend kleinen Raumwinkeln gesenken, während die Bereiche mit kleinerer Helligkeit in der Öffnung mit einem grö-Deren Raumwinkel abgebildet werden. Das resultierende Produkt zwischen Strahlungsdichte und dem Raumwinkel an jeder Position der Öffnung nahezu konstant bei dem richtigen Wert von #M und Dies ist in Fig. 9 gezeigt, die eine typische rechteckige Öffnung für eine Kinoprojektoreinrichtung darstellt. Zwei diskrete Brennpunkte f2a und f2b der Kathode sind in der Zeichnung-dargestellt und fallen mit den gegenüberliegenden Ecken zusammen. Die verschiedenen Niveaus der Helligkeit überlappen sich und die mittlere Bildgröße derLichtquelle, die von dem Reflektor erzeugt wird, füllt näherungsweise 3/4 der diagonalen Länge der Öffnung. Die Intensität der Ausleuchtung über der Öffnung ist die Summe aller Bilder, wie oben angedeutet ist. Die Bestrahlung an dem Punkt i in der Öffnung ist gleich der Summe aller Helligkeiten Biå mal dem Raumwinkel #ij, der dem Punkt i zugeordnet ist. Durch Einstellung der Länge dieser oben im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 beschriebenen Flächen kann ein vorbestimmtes Verhältnis der Intensität über der Öffnung erreicht werden. Eine typische Intensitätsschwankungskurve ist in Fig.10 als Kurve E gezeigt. In diesem Fall ist das Verhältnis minimaler zu maximaler Intensität E/Eo zwischen 0,6 und 1,4 steuerbar. Das Optimum für viele Anwendungsfälle ist E/E0 = 1 und dieses Optimum kann durch Verwendung der Erfindung tatsächlich erzielt werden. In den bestimmten Fällen ist ein Bild mit einem hellen Rand erwünscht, wie durch die gestiichelte Kurve in Xig.1G dargestellt ist. Dieser Effekt kann durch Verändern eines zusätzlichen Parameters der optischen Einrichtung erzielt werden. Die Lichtbogenlänge L wird reduziert.
  • Eine kiirzere Lichtbogenlänge wird in derselben Weise, wie in Fig.
  • 9 dargestellt ist, abgebildet, wobei jedoch eine geringere tyberlappung eine Öffnung mit hellem Rand erzeugt. Es ist daher ersichtlich, daß durch die Erfindung eine optimale Lichtquelle für eine Öffnung ein Filmfenster geschaffen wird, bei der die relative Intensität steuerbar ist.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    7). Beleuchtungeinrichtung gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, die zwei unter Abstand angeordnete Elektroden aufweist, die einen Lichtbereich zwischen sich erzeugen, einen Reflektor (12), der eine Rotationsfläche um eine Längsachse bildet, die mit einer Linie zwischen den Elektroden durch-den Lichtbereich zusammenfällt, wobei die Rotationsfläche ein Segment einer Ellipse aufweist, deren Hauptachse gegenüber der Längsachse um den ersten Brennpunkt der Ellipse gedreht ist, und durch eine Einrichtung, die eine Öffnung (14) an der zweiten Brennebene (P) des Reflektors (12) definiert, die eine Hauptquerabmessung aufweist, wobei der Reflektor (12) so angeordnet ist, daß er den Lichtbereich zwisciii don :,-.lektroden auf die Öffnung (14) im wesentlichen koinzident mit der Hauptquerabmessung der Öffnung abbildet.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen Strahlungsgradienten zwischen den Elektroden aufweist, wobei die größte Strahlungsdichte in dem Bereich von einer der Elektroden liegt, und daß der Bereich der größten Intensität an dem ersten Brennpunkt (f1) angeordnet und von dem Reflektor (12) an den äußersten Stellen der Öffnung (14) abgebildet wird.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (14) ein rechteckiges Filmfenster einer Proåektoreinrichtung ist, und der Bereich größter Intensität auf die Ecken der rechteckigen Öffnung (14) abgebildet wird.
    4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der - Reflektor (12) so angeordnet ist, daß er den Lichtbereich zwischen den Elektroden im wesentlichen mit 3/4 der Länge der Diagonalen der Öffnung (14) abbildet, um eine maximale Abgabe von energie durch die Öffnung (14) zu erreichen.
    5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Gasentladungslampe mit einem Lichtbereich ist, der an dem ersten Fokus der elliptischen Abschnittes liegt.
    Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich größer Intensität der Lichtquelle in einem Ring abgebildet wird, der im wesentlichen mit einem Ring zusammenfällt, der durch die Ecken der rechteckigen Öffnung (14) verläuft.
    7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lichtbereich mit einer polaren Strahlungsscharakteristik zwischen einem Paar von Winkeln und 0, wobei die Rotationsfläche eine Länge 8 kleiner als die Länge hat, die von den polaren Strahlen entlang den Winkel # und # aer Lichtquelle erfaßt wird.
    8. Einrichtung nach anspruch 7, dadurch gekennzeichllet, daß die Winkel # und # jeweils in der Größenordnung von 30 Grad sind.
    9. Einrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorlänge 8 in der Größenordnung des Abstandes zwischen den projizierten winkeln 40-50 Grad und 120-135 Grad, gemessen von dem ersten Brennpunkt und der Längsachse, liegt.
    10. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Öffnung (14) auf der Längsachse bildet, wobei die Öffnung (14) in dem zweiten Brennpunkt des Ellipsensegmontes liegt.
    11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ellipsensegment um einen Winkel # gedreht wird, dessen Tangens im wesentlichen gleich 1/2 der Querabmessung der Öffnung (14) zu dem Brennpunktsabstand der Ellipse ist.
    12. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Blldgröße durch Verwendung einer Zusatzlinse zur Abstimmung auf eine andere Öffnungsgröße einzustellen.
    L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29703797U1 (de) * 1997-02-19 1997-05-15 Godler, Franc, Dr., 01968 Senftenberg Beleuchtungs-Einrichtung für einen Projektor

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DE29703797U1 (de) * 1997-02-19 1997-05-15 Godler, Franc, Dr., 01968 Senftenberg Beleuchtungs-Einrichtung für einen Projektor

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