DE29803429U1 - Device for the projection of image and / or data carriers - Google Patents

Device for the projection of image and / or data carriers

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Description

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N 13OaN13Oa

Nehlmeyer, Christian, Dr., Kleistraße 102, 59427 UnnaNehlmeyer, Christian, Dr., Kleistrasse 102, 59427 Unna

Vorrichtung zur Projektion von Bild- und/oder DatenträgernDevice for projecting image and/or data media

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Projektion von Bild- und/oder Datenträgern, bestehend aus einem Gehäuse mit einem eine zentrale Leuchteinheit aufnehmenden Hohlspiegel, einem aus mindestens zwei Linsen gebildeten optischen System mit kurzer Brennweite, einem Bildträger und einem Projektionsobjektiv. The invention relates to a device for projecting image and/or data carriers, consisting of a housing with a concave mirror accommodating a central light unit, an optical system with a short focal length formed from at least two lenses, an image carrier and a projection lens.

Zur Betrachtung von Bild- und/oder Dateninformationen in der Auflichtprojektion auf Bildwänden oder in der Rückprojektion auf beschichteten Bildschirmen werden die vorgenannten Vorrichtungen verwendet, die eine besonders verlustarme Ausnutzung des von der Leuchteinheit ausgesendeten Lichtstromes und eine hohe Gleichförmigkeit der Ausleuchtung des Bild- und/oder Datenträgers erfordern. Insbesondere bei der Bildprojektion über verhältnismäßig große Entfernungen und/oder unter dem Einfluß von Fremdlicht, beispielsweise gedämpftem Tageslicht, ist deshalb eine besonders verlustarme Führung des Lichtstromes bzw. der Lichtstrahlen erforderlich. Deshalb werden vorzugsweise Hohlspiegel mit elliptischer Form der Reflexionsfläche eingesetzt, da diese Form bei allseitiger Abstrahlung einer zentralen, in eine Öffnung des Hohlspiegels eingesetzten Leuchteinheit einen großen Abstrahlwinkel erfassen können. Bei einem solchen Hohlspiegel steht jedoch aufgrund der Öffnung für eine kolbenförmige Leuchteinheit im Hohlspiegel immer nur eine ringförmige Leuchtfläche zur Ausleuchtung eines Bild- und/oder Datenträgers zur Verfügung, so daß die Fläche des Bild- und/oder des Datenträgers nicht gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dies hängt damit zusammen, daß das optische System grundsätzlich immer nur die ringförmige Leuchtfläche des Hohlspiegels auf den Bildträger überträgt. Das dem Bildträger zugeordnete Projektionsobjektiv bildet nun den Bildträger auf einer Projektionswand ab und erfaßt damit zwangsläufig auch die schlecht beleuchteten Bildpunkte. Auch dieThe aforementioned devices are used to view image and/or data information in front-light projection on screens or in rear projection on coated screens. These devices require particularly low-loss utilization of the luminous flux emitted by the lighting unit and a high degree of uniformity in the illumination of the image and/or data carrier. Particularly when projecting images over relatively large distances and/or under the influence of external light, for example muted daylight, particularly low-loss guidance of the luminous flux or light rays is therefore required. Concave mirrors with an elliptical shape of the reflection surface are therefore preferably used, as this shape can cover a large beam angle when emitted from all sides by a central lighting unit inserted into an opening in the concave mirror. However, with such a concave mirror, due to the opening for a bulb-shaped light unit, only a ring-shaped light surface is available for illuminating an image and/or data carrier, so that the surface of the image and/or data carrier is not evenly illuminated. This is due to the fact that the optical system always only transfers the ring-shaped light surface of the concave mirror to the image carrier. The projection lens assigned to the image carrier now projects the image carrier onto a projection screen and thus inevitably also captures the poorly illuminated image points. The

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Leuchteinheit selbst, die entweder als Quecksilberhochdruckoder Metalldampflampe ausgebildet ist, beeinträchtigt die Projektion. Dabei erzeugt der Kolben der Leuchteinheit selbst Störeffekte, da er über das optische System efaßt wird und über das Projektionsobjektiv die Ausleuchtung der Projektionswand störend beeinflußt. Weiterhin wird es als nachteilig angesehen, daß die Leuchtfläche der bekannten Leuchteinheiten zusätzliche, farblich unterschiedliche Zonen aufweist. Es bilden sich nämlich Bereiche mit rötlich-bläulichen und mit gelblichen Farbflecken aus, die ebenfalls von dem optischen System erfaßt werden und auf dem Bildträger in Erscheinung treten.The light unit itself, which is designed either as a high-pressure mercury lamp or a metal vapor lamp, affects the projection. The bulb of the light unit itself creates interference, as it is detected by the optical system and has a disruptive effect on the illumination of the projection screen via the projection lens. It is also considered disadvantageous that the light surface of the known light units has additional, differently colored zones. Areas with reddish-bluish and yellowish color spots are formed, which are also detected by the optical system and appear on the image carrier.

Um den vorgenannten, störenden Effekten entgegenzuwirken, sind unterschiedliche Einrichtungen bekannt geworden. Beispielsweise ist es möglich, die Lichtstrahlen nach dem zweiten Brennpunkt des Hohlspiegels in eine zylindrische Glasstange, ähnlich einer Lichtleitfaser, zu führen. Die Lichtstrahlen werden dabei zwar gemischt aber auch in viele Richtungen geführt, so daß eine nachträgliche, exakt geometrische Führung der Lichtstrahlen nicht mehr möglich ist. Ferner ist es bekannt, kegelförmige, optische Elemente einzusetzen, die teilweise eine Mattierung besitzen. Damit wird eine Abbildung der kreisförmigen Leuchtfläche des Hohlspiegels zwar verhindert; die diffusen Lichtstrahlen lassen sich jedoch nicht mehr exakt geometrisch führen.In order to counteract the above-mentioned disturbing effects, various devices have become known. For example, it is possible to guide the light rays after the second focal point of the concave mirror into a cylindrical glass rod, similar to an optical fiber. The light rays are mixed but also guided in many directions, so that subsequent, exact geometric guidance of the light rays is no longer possible. It is also known to use conical optical elements, some of which have a frosted finish. This prevents the circular luminous surface of the concave mirror from being reflected, but the diffuse light rays can no longer be guided in an exact geometric manner.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Projektion von Bild- und/oder Datenträgern so auszugestalten, daß eine ungleichförmige Ausleuchtung des Bild- und/ oder Datenträgers, Farbstörungen durch Leuchtzonen der Leuchteinheit und Helligkeitsverluste vermieden werden.The invention is therefore based on the object of designing a device for projecting image and/or data carriers in such a way that non-uniform illumination of the image and/or data carrier, color disturbances caused by luminous zones of the lighting unit and losses in brightness are avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen, daß zwischen dem Hohlspiegel und dem optischen System eine Zwischenlinse angeordnet ist.To achieve this object, according to the invention, in the device described at the outset, it is proposed that an intermediate lens is arranged between the concave mirror and the optical system.

Durch diese zusätzliche Zwischenlinse, die eine Abbildungsaufgabe übernimmt, wird die Strahlenführung des gesamten Systems nicht beeinflußt, daß heißt, die zusätzliche Zwischenlinse hat keine nachteiligen Auswirkungen. Die Zwischenlinse stellt eine gleichförmige Ausleuchtung des Bild- und/oder Datenträgers sicher; Farbstörungen sowie Helligkeitsverluste werden ausgeschlossen. This additional intermediate lens, which takes on an imaging task, does not affect the beam guidance of the entire system, i.e. the additional intermediate lens has no adverse effects. The intermediate lens ensures uniform illumination of the image and/or data carrier; color disturbances and loss of brightness are excluded.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 offenbart.Further features of a device according to the invention are disclosed in claims 2 to 4.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung in stark vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail below using an embodiment shown in a drawing in a highly simplified manner.

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung undFig. 1 shows a basic structure of a device according to the invention and

Fig. 2-4 Leuchtflächen an unterschiedlichen Stellen der Fig. 1.Fig. 2-4 Illuminated areas at different locations in Fig. 1.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Projektion von Bild- und/oder Datenträgern. Diese Vorrichtung besteht zunächst aus einem Gehäuse, welches zur besseren Deutlichkeit der Darstellung in der Zeichnung jedoch nicht gezeigt ist. Dieses Gehäuse nimmt einen Hohlspiegel 1 auf, in dessen nur angedeuteter Öffnung 2 eine Leuchteinheit 3 eingesetzt ist, die entweder als Quecksilberhochdruck- oder Metalldampflampe ausgebildet ist. Mit Abstand von diesem Hohlspiegel 1 befindet sich ein optisches System 4, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer an sich bekannten, asphärischen Kondensorlinse 4a und einer Feldlinse 4b besteht. Das optische System 4 weist dabei eine verhältnismäßig kurze Brennweite auf. Hinter dem optischen System 4 befindet sich zunächst ein Bild- und/oder Datenträger 5 und dahinter dann ein Projektionsobjektiv 6.The device shown in Fig. 1 is used to project image and/or data storage media. This device consists first of all of a housing, which is not shown in the drawing for the sake of clarity. This housing accommodates a concave mirror 1, in whose opening 2, which is only indicated, a light unit 3 is inserted, which is designed either as a high-pressure mercury lamp or a metal vapor lamp. At a distance from this concave mirror 1 there is an optical system 4, which in the embodiment shown consists of a known, aspherical condenser lens 4a and a field lens 4b. The optical system 4 has a relatively short focal length. Behind the optical system 4 there is first an image and/or data storage media 5 and then behind it a projection lens 6.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun zwischen dem Hohlspiegel 1 und dem optischen System 4 bzw. der asphärischen Kondensorlinse 4a eine Zwischenlinse 7 eingesetzt, die asphärisch ausgebildet ist und eine verhältnismäßig kleine Abmessung besitzt. Diese Zwischenlinse 7 befindet sich in der Nähe des zweiten Brennpunktes 8 des elliptischen Hohlspiegels 1 und im dargestellten Ausführungsbeispiel geringfügig hinter diesem zweiten Brennpunkt 8. Dadurch wird verhindert, daß sich die verhältnismäßig hohe Wärmekonzentration im zweiten Brennpunkt 8 des Hohlspiegels 1 nicht unmittelbar auf die Zwischenlinse 7 übertragen kann.According to the present invention, an intermediate lens 7 is inserted between the concave mirror 1 and the optical system 4 or the aspherical condenser lens 4a, which is aspherical and has a relatively small size. This intermediate lens 7 is located near the second focal point 8 of the elliptical concave mirror 1 and, in the embodiment shown, slightly behind this second focal point 8. This prevents the relatively high heat concentration in the second focal point 8 of the concave mirror 1 from being transferred directly to the intermediate lens 7.

Die Zwischenlinse 7 übernimmt nun die Aufgabe, die ringförmige Leuchtfläche la des Hohlspiegels 1 gemäß Fig. 2 an einem optisch neutralen Ort des Beleuchtungssystems als Leuchtfläche 9 abzubilden (Fig. 3), wo sie von den Linsen 4a, 4b nicht mehr störend abgebildet werden kann. Die ringförmige Leuchtfläche la des Hohlspiegels 1 übt somit auf die Ausleuchtung des Bild- bzw. Datenträgers 5 keinerlei nachteiligen Einfluß mehr aus. Der reelle Bildort der Leuchtfläche 9 gemäß Fig. 3 liegt kurz hinter der erhabenen Fläche der asphärischen Kondensorlinse 4a, wobei dieser Abstand in der Praxis ungefähr 1 bis 2 mm betragen kann.The intermediate lens 7 now takes on the task of imaging the ring-shaped luminous surface la of the concave mirror 1 according to Fig. 2 at an optically neutral location in the lighting system as a luminous surface 9 (Fig. 3), where it can no longer be imaged in a disturbing manner by the lenses 4a, 4b. The ring-shaped luminous surface la of the concave mirror 1 therefore no longer has any adverse effect on the illumination of the image or data carrier 5. The actual image location of the luminous surface 9 according to Fig. 3 is located just behind the raised surface of the aspherical condenser lens 4a, whereby this distance can be approximately 1 to 2 mm in practice.

An der Stelle bzw. dem Bildort der Leuchtfläche 9 ist nun ein verkleinertes, jedoch umgekehrtes Bild der ringförmigen Leuchtfläche la des Hohlspiegels 1 erkennbar. Eine Einwirkung der Kondensorlinse 4a auf diese Abbildung ist praktisch nicht vorhanden. Die wirksame Linsenfläche der Kondensorlinse 4a hat lediglich eine geringfügige Verschiebung des Bildortes der Leuchtfläche 9 zur Folge. Die Leuchtfläche 9 gemäß Fig. 3 ist, wie bereits ausgeführt, ein umgekehrtes Bild der Leuchtfläche la des Hohlspiegels 1. Dadurch werden Farbspuren, die vom Lampenkolben der Leuchteinheit 1 herrühren könnten, durch Mischung mit direkten Strahlen, die noch über die Zwischenlinse 7 vom Lampenkolben durchgelassen werden, durch Brechung und Mischung abgeschwächt.At the location or image location of the luminous surface 9, a reduced but inverted image of the ring-shaped luminous surface la of the concave mirror 1 can now be seen. The condenser lens 4a has practically no effect on this image. The effective lens surface of the condenser lens 4a only results in a slight shift in the image location of the luminous surface 9. The luminous surface 9 according to Fig. 3 is, as already explained, an inverted image of the luminous surface la of the concave mirror 1. As a result, traces of color that could originate from the lamp bulb of the lighting unit 1 are weakened by refraction and mixing by mixing with direct rays that are still allowed through the lamp bulb via the intermediate lens 7.

Die umgekehrte Leuchtfläche 9 gemäß Fig. 3 steht in der dingseitigen Brennweite der Feldlinse 3 und kann sich somit nicht auf dem Bild- bzw. Datenträger 5 abbilden. Die Feldlinse 3 erzeugt nun ein virtuelles Bild 10, welches lediglich ein leicht vergrößertes Bild der Leuchtflache 9 ist. Das virtuelle Leuchtbild der ringförmigen Leuchtfläche la der Leuchteinheit 1 ist jetzt der Gegenstand, den das Projektionsobjektiv 6 erfaßt und etwas dahinter als sogenannte dritte Leuchtfeldfläche 11 abbildet. Diese dritte Leuchtfeldfläche 11 gemäß Fig. 4 bildet durch ihre Nähe zum Projektionsobjektiv 6 keine Gefahr mehr für eine ungleichmäßige Lichtverteilung auf der Projektionswand.The inverted light surface 9 according to Fig. 3 is in the object-side focal length of the field lens 3 and therefore cannot be imaged on the image or data carrier 5. The field lens 3 now creates a virtual image 10, which is merely a slightly enlarged image of the light surface 9. The virtual light image of the ring-shaped light surface 1a of the light unit 1 is now the object that the projection lens 6 captures and images slightly behind it as a so-called third light field surface 11. This third light field surface 11 according to Fig. 4 no longer poses a risk of uneven light distribution on the projection screen due to its proximity to the projection lens 6.

Durch das optische System 4 und die Zwischenlinse 7 wird eine störende Abbildung der ringförmigen Leuchtfläche la gemäß Fig. des elliptischen Hohlspiegels 1 und des Kolbens der Leuchteinheit 3 in der Nähe des Bild- bzw. Datenträgers 5 verhindert. Trotzdem bleibt die Lichtführung als Kondensorsystem zur Ausleuchtung des Bild- bzw. Datenträgers 5 voll erhalten.The optical system 4 and the intermediate lens 7 prevent a disturbing image of the ring-shaped luminous surface la according to Fig. of the elliptical concave mirror 1 and the bulb of the luminous unit 3 in the vicinity of the image or data carrier 5. Nevertheless, the light guide as a condenser system for illuminating the image or data carrier 5 is fully retained.

Claims (4)

N 130a Nehlmeyer, Christian, Dr., Kleistraße 102, 59427 Unna SchutzansprücheN 130a Nehlmeyer, Christian, Dr., Kleistraße 102, 59427 Unna Protection claims 1. Vorrichtung zur Projektion von Bild- und/oder Datenträgern, bestehend aus einem Gehäuse mit einem eine zentrale Leuchteinheit aufnehmenden Hohlspiegel, einem aus mindestens zwei Linsen gebildeten optischen System mit kurzer Brennweite, einem Bildträger und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlspiegel (1) und dem optischen System (4) eine Zwischenlinse (7) angeordnet ist.1. Device for projecting image and/or data carriers, consisting of a housing with a concave mirror accommodating a central light unit, an optical system with a short focal length formed from at least two lenses, an image carrier and a projection lens, characterized in that an intermediate lens (7) is arranged between the concave mirror (1) and the optical system (4). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Fläche der Linsen (4a, 4b, 7) eine leicht strukturierte Oberfläche aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that at least one surface of the lenses (4a, 4b, 7) has a slightly structured surface. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (6) undurchsichtig ausgebildet ist und durch das optische System im Auflicht beleuchtet wird.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the image carrier (6) is opaque and is illuminated by the optical system in incident light. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (6) durchsichtig ausgebildet ist und hinter dem Bildträger (6) ein Spiegel, eine Spiegelschicht oder Prismen angeordnet sind.4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the image carrier (6) is transparent and a mirror, a mirror layer or prisms are arranged behind the image carrier (6).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6499862B1 (en) 1999-01-15 2002-12-31 Dedo Weigert Film Gmbh Spotlight with an adjustable angle of radiation and with an aspherical front lens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6499862B1 (en) 1999-01-15 2002-12-31 Dedo Weigert Film Gmbh Spotlight with an adjustable angle of radiation and with an aspherical front lens

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