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Vorrichtung zur Helligkeitssteuerung
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von Proj ektions lampen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und
eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Lampenhelligkeit von Projektionslampen,
insbesondere in Diaprojektoren. Zur Erzielung von Überblendeffekten ist es z. B.
erforderlich, zwei Projektoren wechselweise auf- und abzublenden.
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Es sind Überblendeinrichtungen bekannt, mit deren Hilfe die Helligkeit
der Projektionslampen zweier Projektoren mittels Phasenanschnittsteuerung in der
Weise veränderbar ist, daß die Lampe des einen Projektors kontinuierlich aufgeblendet
wird, während gleichzeitig die Lampe des anderen Projektors in der gleichen Weise
abgeblendet wird. Hierbei wird angestrebt, daß das projizierte Bild des einen Projektors
gleichmäßig in das projizierte Bild des zweiten Projektors übergeht, ohne daß sich
die Gesamthelligkeit während des Übergangs wesentlich verändert. Dies wäre optimal
gewährleistet, wenn die Helligkeit der Projektionslampen zeitlich linear ansteigen
bzw. abfallen würde.
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Bei den bisher bekannten überblendeinrichtungen, bei welchen die Helligkeit
der Projektionslampen mittels Phasenanschnittsteuerung verändert wird, ist jedoch
eine mehr oder weniger starke Schwankung der Bildhelligkeit während des überblendvorganges
festzustellen, was durch eine ungleichmäßige Änderung der Lampenhelligkeit hervorgerufen
wird. Dieser Mangel ist auf verschiedene
Ursachen zurückzuführen
und es gelingt meist nicht, alle diese Ursachen gleichzeitig mit vertretbarem Aufwand
zu kompensieren.
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Der erste Grund für die ungleichmäßige Änderung der Lampenhelligkeit
liegt darin, daß zwischen der Lampenhelligkeit und der der Lampe zugeführten Leistung
ein nicht linearer Zusammenhang besteht. Hierdurch ist is nicht möglich, durch zeitlich
lineare Veränderung der zugeführten Leistung auch eine zeitlich lineare Änderung
der Lampenhelligkeit zu erreichen.
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Der zweite Grund besteht darin, daß bei einer Phasenanschnittsteuerung
zwischen dem Phasenanschnittswinkel und der durch den Halbleiterschalter der Phasenanschnittsteuerung
gesteuerten Leistung ebenfalls ein nicht linearer Zusammenhang besteht.
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Dadurch kann durch eine zeitlich lineare Änderung des Phasenanschnittwinkels
keine zeitlich lineare Änderung der der Lampe zugeführten Leistung erreicht werden.
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Ein dritter Grund ergibt sich dadurch, daß die Projektorlampen in
der Regel aus einem Transformator gespeist werden. Die Streuinduktivität eines Transformators
wirkt sich sehr stark auf die Anstiegsgeschwindigkeit der Trafospannung und damit
auf den Lampenstrom aus. Dies bedeutet, daß die Trafospannung und damit der Lampenstrom
dem Einschalten der Phasenanschnittsteuerung nicht schnell genug folgen kann, so
daß die der Lampe zugeführte Leistung niedriger ist, als sie durch die Phasenanschnittsteuerung
vorgegeben ist.
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Alle diese Effekte addieren sich, so daß jeder dieser Effekte die
Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsänderung vergrößert.
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Selbst wenn versucht wird, durch Vorgabe einer zeitlich nicht linearen
Funktion für die Ansteuerung der Phasenanschnittsteuerung, diese Effekte auszugleichen,
so gelingt dies nur für einen bestimmten Transformator und einen bestimmten Lampentyp.
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Ein solches Überblendgerät wäre daher nur für einen Projektortyp
verwendbar,
wobei selbst beim Wechsel auf einen anderen Trafohersteller ein Betrieb mit zwei
Projektoren-desselben Typs, jedoch unterschiedlichem Transformator nicht möglich
wäre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Helligkeitssteuerung
von Projektorlampen zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet und bei der
die Lampenhelligkeit exakt einer beliebig vorgebbaren Zeitfunktion folgt. Außerdem
soll bei Verwendung dieser Vorrichtung in einer Überblendeinrichtung eine gleichmäßige
Bildhelligkeit während des überblendvorganges gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Anordnung eines
Photoempfängers an einem Projektor und Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines weiteren
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Projektorlampe L wird über ein Stellglied einer Phasenanschnittsteuerung,
z. B. ein Triac, an einer der Lampen-Nennspannung entsprechenden Wechselspannung
betrieben. Ein Generator 4 erzeugt eine Zeitfunktion, nach der die Lampenhelligkeit
verändert werden soll. Dies ist die Sollfunktion, die den Sollwert der Lampenhelligkeit
darstellt, z. B. eine linear ansteigende oder abfallende Rampenfunktion. Die Ausgangsspannung
des Generators 4 wird zunächst über einen addierenden Verstärker 3
der
Phasenanschnittsteuerung 5 zugeführt, welche daraufhin einen entsprechenden Stromfluß
durch die Lampe L bewirkt. Die Lampe L gibt dadurch Licht ab, von dem ein Teil gemäß
Fig. 1 und Fig. 2 einem Photoempfänger Ph zugeführt wird. Der Photoempfänger Ph
gibt ein der Lampenhelligkeit proportionales Signal ab, das in einem Verstärker
1 verstärkt wird. Am Ausgang 7 des Verstärkers 1 entsteht eine der Lampenhelligkeit
proportionale Ausgangsspannung, welche dem Ist-Wert der Lampenhelligkeit entspricht
und die dem Eingang 9 eines subtrahierenden Verstärkers 2 zugeführt ist. Am zweiten
Eingang 8 des subtrahierenden Verstärkers liegt gleichzeitig die Ausgangsspannung
des Generators 4, welche den Soll-Wert der Lampenhelligkeit darstellt. Infolge der
eingangs beschriebenen Nichtlinearitäten wird der Ist-Wert der Lampenhelligkeit
vom Soll-Wert abweichen. Der subtrahierende Verstärker 2 gibt daher ein Fehlersignal
ab, das der Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Lampenhelligkeit entspricht.
Je mehr die Lampenhelligkeit vom Soll-Wert abweicht, um so größer wird dieses Fehlersignal.
Das Fehlersignal wird im addierenden Verstärker 3 der Sollfunktion überlagert, so
daß am Ausgang des addierenden Verstärkers 3 ein korrigiertes Signal entsteht, das
der Phasenanschnittsteuerung 5 zugeführt wird. Hierdurch wird der Stromfluß durch
die Lampe L korrigiert und der Fehler ausgeglichen.
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Auf diese Weise folgt die Lampenhelligkeit immer exakt der durch den
Generator 4 vorgegebenen Sollfunktion.
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Bei Verwendung in einer Überblendeinrichtung mit zwei Projektoren
sind zwei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Helligkeitssteuerung erforderlich.
Hierbei ist es zweckmäßig, mit dem Generator 4 eine linear ansteigende oder abfallende
Rampenfunktion als Sollfunktion zu erzeugen und einen Inverter vorzusehen, der die
Sollfunktion invertiert und diese invertierte Sollfunktion der zweiten Helligkeitssteuervorrichtung
zuzuführen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Lampenhelligkeit im einen
Projektor zeitlich linear ansteigt, während sie
im zweiten Projektor
genau gleichzeitig und in gleicher Weise zeitlich linear abfällt, so daß ein Überblendvorgang
mit gleichbleibender Gesamthelligkeit des Projektionsbildes stattfindet.
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Um die verwendeten Projektoren universell einsetzbar zu machen, kann
es vorteilhaft sein, gemäß Fig. 2 einen Lichtleiter 13 zwischen Projektorlampe L
und einer Steckverbindung 12 anzuordnen und den Photoempfänger Ph in einem Steckergehäuse
11 vorzusehen, wobei die Steckverbindung 12 die elektrischen Verbindungen vom Projektor
zur Helligkeitssteuervorrichtung enthält und ein Teil des von der Projektorlampe
L ausgesandten Lichts über den Lichtleiter 13 dem Photoempfänger Ph zugeführt wird.
Dies hat den Vorteil, daß der Projektor keine elektronischen Bauteile enthalten
muß, die nur für den Betrieb mit der Helligkeitssteuervorrichtung erforderlich sind
und für den Betrieb ohne diese Vorrichtung unnötig sind.
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Es ist jedoch auch möglich, den Photoempfänger Ph innerhalb des Projektors
in der Nähe der Projektorlampe L anzuordnen, so daß er direkt vom Licht der Projektorlampe
L beaufschlagt wird, und seine Anschlüsse über die Steckverbindung 12 mit der Helligkeitssteuervorrichtung
zu verbinden.
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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Helligkeitssteuervorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die Lampenhelligkeit
nicht nach einer beliebigen Sollfunktion, sondern ausschließlich nach einer zeitlich
linear ansteigenden oder abfallenden Rampenfunktion verändert werden soll, wie dies
z. B. bei Überblendeinrichtungen erforderlich ist.
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Auf diese Weise kann die Helligkeitssteuervorrichtung wesentlich vereinfacht
werden, indem nur noch ein Integrator 6 vorgesehen ist, dessen Rückkopplung über
das von der Projektorlampe L
ausgesandte Licht über einen Photoempfänger
Ph und einen diesem nachgeschalteten Verstärker 1 an den Integrationskondensator
C geführt ist. Hierdurch ist die gesamte Lampensteuerung in den Rückkopplungszweig
des Integrators 6 einbezogen und ein Eingangssignal am Integrationswiderstand R,
das in Fig. 3 durch einen Schalter angedeutet ist, bewirkt einen zeitlich linearen
Anstieg oder Abfall der Lampenhelligkeit, je nachdem, ob das Eingangssignal positiv
oder negativ - bezogen auf den zweiten Eingang des Integrators 6 - ist.