DE3410036C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Projektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger optischer Projektor ist aus dem DE-GM 83 11 227 bekannt geworden.

Bei optischen Projektoren hat man im Laufe der Jahre ver­ sucht, die Lichtleistung immer weiter zu steigern. Das führte zu immer mehr Energie aufnehmenden und abstrahlenden Lampen und zu neuen Lampentypen, die weniger Wärmestrahlung abgeben. Es führte aber auch zur Verwendung von Filtern, die Wärmestrahlung, also insbesondere Infrarotstrahlung, aus dem Strahlengang herausfiltern, zur Verwendung von Kaltlichtspiegeln, die wesentliche Teile der Infrarotstrahlung durchlassen und nur Licht der Spektralfarbenbereiche rot bis violett reflektieren (DE-OS 32 07 859). Allen diesen Bemühungen um eine weitere Steigerung der von Lampen abgestrahlten Strahlungsleistung in Projektoren sind jedoch technische Grenzen durch die Wärmeempfindlichkeit und die Strahlungsabsorption der zu projizierenden Vorlage ge­ setzt. Wird eine zu projizierende Vorlage, z. B. ein gerahmtes Kleinbild-Diapositiv mit zu viel Strahlung beaufschlagt, so erwärmt sich dieses zu stark und nimmt unter dieser Erwärmung Schaden.

Die vorliegende Erfindung geht einen anderen Weg, als er bisher durch Steigerung der von Lampen abgegebenen Strah­ lungsleistung und durch anschließendes Herausfiltern der Wärmestrahlung aus dem Strahlengang gegangen worden ist. Die Erfindung benutzt hierzu Naturgesetze, die in den Literaturstellen Karl Mütze, ABC der Optik, 1961, Seite 88 und 461 sowie der Literaturstelle Professor Herbert Schober, "Das Sehen", 1954, Seite 266-267, bekannt geworden sind.

Ein projiziertes Bild wird vom Beobachter als besonders hell empfunden, wenn die Leuchtdichte, d. i. die photo­ metrisch bewertete Strahldichte, besonders hoch ist. Die Strahldichte wird physikalisch als Energie, die durch eine Flächeneinheit hindurchgeht oder auf eine Flächeneinheit auftrifft, gemessen. Diese Messung erfolgt in reinen Energieeinheiten ohne eine Bewertung der subjek­ tiven Empfindung, die beim Betrachter ausgelöst wird. Diese Messung ist auch insoweit in Ordnung, als bestimmte Gegenstände nur eine gewisse Strahlungsdichte vertragen können, ohne beschädigt oder zerstört zu werden. So können Projek­ tionsvorlagen in Form von Folien oder Filmen nur mit einer gewissen Strahlungsdichte belastet werden, damit in ihnen nicht so Wärme absorbiert wird, daß sie sich wölben oder gar bei längerer Einwirkungsdauer zerstört werden.

Die medizinische Wissenschaft weiß schon sehr lange, daß eine Energieeinheit Strahlung auf die Empfindung "Hell" beim menschlichen Auge sehr unterschiedlich wirkt. Die Literaturstelle Karl Mütze, ABC der Optik, zeigt auf Seite 88 eine spektrale Hellempfindlichkeitskurve für Tageswerte mit einem Maximum bei 550 nm und für Dämmerwerte bei 510 nm. Aus dieser Hellempfindlichkeits­ kurve ist ersichtlich, daß die Strahlungsenergie sehr unterschiedlich auf das Auge wirken kann, je nachdem, welche Wellenlänge auf das Auge wirkt.

Bei der optischen Projektion von Bildern ist es auch schon sehr lange bekannt, daß der Strahlungsenergie, die man durch eine Projektionsvorlage hindurchtreten lassen kann, Grenzen gesetzt sind, weil Strahlungsenergie nicht nur Projektionsvorlagen durch Wärmeeinwirkung wölben und damit die Projektion unscharf machen kann, sondern Projek­ tionsvorlagen auch zerstören kann. Die zur Abhilfe einge­ setzten Wärmefilter und Kaltlichtspiegel bringen zwar eine Minderung der genannten unerwünschten Effekte, die Grenzen der zur Projektion einsetzbaren Strahlungsenergie werden aber nur hinausgeschoben.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen optischen Projektor so zu betreiben, daß die vom optischen System durchgelassene Strahlung das projizierte Bild vom Auge des Normalbe­ trachters als besonders hell empfinden läßt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

Hierdurch wird eine Synergie zur Steigerung der wahrge­ nommenen Bildhelligkeit bewirkt:

• 1. Da Strahlung ausgeschieden wird, die vom Auge nicht als besonders hell empfunden wird, wird die Projektionsfolie auch nicht mit Wärme belastet, die von dieser ausgeschiedenen Strah­ lung in der Projektionsvorlage erzeugt würde. Die durch die Projektionsvorlage hindurchtretende Strahlungsenergie kann daher gesteigert werden, ohne die Projektionsvorlage zu schädigen.
• 2. Diese gesteigerte Strahlungsenergie ist aber gerade diejenige, die vom Auge als besonders hell empfunden wird.

Somit wird der technische Erfolg erzielt, daß gerade von derjenigen Strahlung, die als besonders hell empfunden wird, nun auch noch besonders viel durch die Projek­ tionsvorlage hindurchtreten kann, ohne diese zu verwölben oder zu beschädigen.

Andererseits erreicht man aber auch, daß bei relativ kleiner Lampenleistung hohe spektrale Hellempfindlichkeitsgrade erreicht werden.

Eine einfache Möglichkeit, um dieses zu erreichen besteht darin, daß man einen wesentlichen Anteil des roten und infraroten Strahlungsspektrums der Lampe durch Kaltlicht­ reflektoren und nachgeschaltete Absorber in Wärme umwandelt, und daß man auf den Linsen des optischen Systems und/oder in das optische System eingeschobenen Filterplatten und/oder den Projektionsvorlagen Beschichtungen aufträgt, die ultra­ violette und wesentliche Teile der violetten Strahlung absorbieren oder reflektieren.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn mindestens ein Kaltlichtreflektor im optischen System vorgesehen ist, durch den ein wesentlicher Teil des roten und nahezu das gesamte infrarote Strahlungsspektrum hindurchgeht, daß hinter dem Kaltlichtreflektor außerhalb des optischen Strahlenganges ein Absorber nachgeschaltet ist, und daß die Linsen des optischen Systems und/oder in das optische System eingeschobene Filterplatten und/oder die Projektionsvorlage eine Beschichtung trägt, die ultraviolette und wesentliche Teile der violetten Strahlung absorbiert oder - weitgehend diffus - reflektiert.

Bei der Verwendung von Kaltlichtspiegeln sieht man bei diesen eine reflektierende Beschichtung vor, die nicht nur die infrarote Strahlung, sondern auch einen Teil der roten Strahlung durchläßt und somit vermindert rote Strahlung reflektiert. Man kann auch bei diesen Kaltlichtreflektoren Beschichtungen vorsehen, die ultraviolette und einen Teil der violetten Strahlung durchlassen oder absorbieren.

Beim Bau der optischen Projektoren wird man derartig ausge­ legte Kaltlichtspiegel im Strahlengang auch dort vorsehen, wo man sie bisher nicht vorgesehen hat, man wird zweckmäßiger­ weise somit mindestens einen derartig gestalteten Kaltlicht­ spiegel im Strahlengang vorsehen, wenn man solche Kaltlicht­ spiegel nicht paarweise vorsieht.

Es besteht aber auch die Möglichkeit bei Overhead-Projektoren, in oder an der Projektionsvorlage die Absorption und/oder möglichst weitgehende diffuse Reflektion derjenigen Spektral­ bereiche vorzunehmen, die aus dem Strahlengang auszuschalten sind, damit beim Betrachter ein möglichst hoher Hellempfind­ lichkeitsgrad erreicht wird. Während man sonst bei Projektions­ vorlagen immer darauf geachtet hat, daß in der Projektions­ vorlage die Absorption von Strahlung möglichst gering ist, kann man gerade bei der Overhead-Projektionsvorlage wegen deren Größe Strahlungsabsorptionen vornehmen. Diese Vorlage eignet sich aber auch besonders gut für eine diffuse Reflektion unerwünschter Strahlungen.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm der spektralen Energieverteilung von Glühlampen und der spektralen durch das optische System des Projektors durchgelassenen Energie eines in Dunkelheit betriebenen Projektors in Abhängigkeit von der Wellenlänge,

Fig. 2 ein Diagramm der spektralen Energieverteilung von Glühlampen und der spektralen durch das optische System des Projektors durchgelassenen Energie eines bei Tageslicht betriebenen Projektors in Abhängigkeit von der Wellenlänge,

Fig. 3 ein Diagramm der Durchlässigkeit für die Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge bei vornehmlich in Dunkelheit und bei Tageslicht betriebenen Projek­ toren,

Fig. 4 einen kombinierten Overhead-Dia-Projektor nach der Erfindung teilweise im Schnitt,

Fig. 5 einen Dia-Projektor nach der Erfindung, teilweise im Schnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist in einem Koordinatenfeld als Abszisse die Wellenlänge in Nanometern und als Ordinate die relative Energie aufgetragen. In dieses Koordinatenfeld ist die spektrale Energieverteilung von Glühlampen durch vier Kurven eingetragen, die bei einer Glühfadentemperatur von 2900, 3100, 3300, 3500 Grad Kelvin gemessen wurde. In Fig. 1 ist als Kurve I die durch das optische System eines vornehmlich in Dunkelheit betriebenen erfindungsgemäßen Projektors eingezeichnet. Alles, was innerhalb dieser Glockenkurve mit einem Maximum bei 500 nm Wellenlänge liegt, wird durch das optische System des Projektors hindurchgelassen, die seitlich rechts und links liegenden schraffierten Teile werden durch die erfindungsgemäße Gestaltung des optischen Systems aus dem Strahlengang durch die Durchlässigkeit von Spiegeln, durch diffuse Reflektion und durch Absorption herausgenommen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist durch die Kurve II dargestellt, welche Teile der Energie durchgelassen werden, - das sind diejenigen Teile, die unterhalb der Glockenkurve mit dem Maximum bei 550 nm liegen, während die übrigen schraffierten Teile aus dem optischen System herausgenommen werden.

In Fig. 5 ist die Lage der Kurven I und II relativ zueinander dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen Overhead-Projektor, der im Reflektions­ verfahren arbeitet. Die Grundplatte 1 nimmt die verspiegelte Fresnellinse 2 auf und bildet den Ständer für den Tragarm 3, in dessen hohlen vertikalen Teil 31 die Lichtquelle eines Diaprojektors eingebaut ist, dessen übrige Teile vor dem Tragarm 3 angebracht sind. Dieser Dia-Projektor 4 weist als Lichtquelle eine Lampe 40 auf, deren Reflektor als Kalt­ lichtspiegel ausgebildet ist. Dieser Dia-Projektor weist einen Kondensor 42, einen Führungsschacht 43 für Diapositive 44, einen Tubus 45, ein Objektiv 47 und eine Handhabe 46 für die Einstellung des Objektives auf. Im Strahlengang befindet sich zwischen dem Kondensor 42 und der Lampe 40 ein Umlenk­ spiegel 48, der als Kaltlichtspiegel ausgebildet ist und infrarote Strahlung ebenso wie einen Teil der roten Strahlung auf einen Absorber 49 fallen läßt. Vor dem Umlenkspiegel 48 kann eine violette Strahlung teilweise und ultraviolette Strahlung sehr weitgehend absorbierendes Filter 41 vorge­ sehen sein, an Stelle dieses Filters 41 können aber auch Beschichtungen des Umlenkspiegels 48 oder der Linsen im Objektiv 47 oder des Kondensors 42 die violetten Strahlungs­ anteile ausfiltern.

Die Lichtquelle für den Overhead-Projektor ist neben dem Objektiv 5 angeordnet. Diese Lichtquelle 6 besteht aus der Lampe 60 und einem Umlenkspiegel 61, der als Kaltlicht­ spiegel erfindungsgemäß ausgebildet ist. Die Anordnung des Kaltlichtspiegels an dieser Stelle hat den Vorteil, daß hier der Spiegel relativ kleine Abmessungen hat und daher mit teueren Beschichtungen versehen sein kann. Man braucht nicht unbedingt an dieser Stelle den Kaltlichtspiegel anzu­ ordnen, man kann auch den Umlenkspiegel 7, der bei jedem Overhead-Projektor vorhanden ist, als Kaltlichtspiegel erfindungsgemäß ausbilden, wenn man hier - wegen der Größe dieses Spiegels - preiswertere Beschichtungen vorsieht.

So preiswerte Beschichtungen zur Verfügung stehen, die Kaltlichtspiegeleigenschaften aufweisen, kann man auch die Verspiegelung der Fresnellinse 2 mit einer solchen Beschichtung versehen.

Bei vorhandenen Overhead-Projektoren besteht aber auch die Möglichkeit, die als Projektionsvorlage dienende Folie in ihrem Material so zu gestalten oder die Folie mit Beschich­ tungen zu versehen, die die erfindungsgemäße Lichtdurch­ lässigkeit mit einem Maximum bei 550 nm Wellenlänge auf­ weist und nach Art einer Glockenkurve zu 400 und 700 nm abfällt.

Die Erfindung läßt sich nicht nur bei im Reflektionsver­ fahren arbeitenden Overhead-Projektoren anwenden, bei denen Lichtquelle 6 und Objektiv 5 im horizontalen Teil 32 des Tragarms untergebracht sind, sondern auch bei im Durch­ lichtverfahren arbeitenden Overhead-Projektoren.

In Fig. 5 ist ein Dia-Projektor dargestellt, der erfindungs­ gemäß ausgebildet ist. Hier sind die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Diaprojektor der Fig. 4 an den entsprechenden Teilen als Bezeichnung gewählt. Hier ist jedoch ein Paar von Kaltlichtspiegeln 48 vorgesehen, die den Strahlengang parallel versetzt weiterleiten.

Die Art der Glockenkurve mit ihrer Halbwertsbreite ist aus den gezeichneten Fig. 1 bis 3 ersichtlich.

Claims (6)

1. Optischer Projektor, der mit in Lampen erzeugtem und durch ein aus Reflektor, Kondensor, Projektionsvorlage und Objektiv bestehenden optischen System geleitetem Licht betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System durch absorbierende und/oder reflektierende Materialien in oder an Linsen, Filtern, Reflektoren und/oder den Projektionsvorlagen eine Licht­ durchlässigkeit aufweist, die bei vornehmlich bei Tageslicht eingesetzten Projektoren ihr Maximum bei 550 nm Wellenlänge aufweist und nach Art einer Glockenkurve zu 400 und 700 nm abfällt, und die bei vornehmlich in Dunkelheit betriebenen Projektoren ihr Maximum bei 500 nm Wellenlänge aufweist und nach Art einer Glockenkurve zu 400 und 600 nm abfällt.

2. Optischer Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kaltlichtreflektor im optischen System vorgesehen ist, durch den ein wesentlicher Teil des roten und nahezu das gesamte infrarote Strahlungs­ spektrum hindurchgeht, daß hinter dem Kaltlichtreflektor außerhalb des optischen Strahlenganges ein Absorber nachgeschaltet ist, und daß die Linsen des optischen Systems und/oder in das optische System eingeschobene Filterplatten und/oder die Projektionsvorlage eine Beschichtung trägt, die ultraviolette und wesentliche Teile der violetten Strahlung absorbiert oder - weitgehend diffus - reflektiert.

3. Optischer Projektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Strahlengang als Umlenkspiegel angeordneten Kaltlichtspiegel.

4. Optischer Projektor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch paarweise angeordnete Kaltlichtspiegel, die einen Strahlengang parallel versetzt weiterleiten.

5. Optischer Projektor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltlichtspiegel eine ultraviolette und/oder violette Strahlung absorbierende Beschichtung auf­ weisen.

6. Optischer Projektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine lichtdurchlässige Folie aus einem Folienmaterial oder mit einer Beschichtung mit einem Material, das eine Lichtdurchlässigkeit auf­ weist, die ihr Maximum bei 550 nm Wellenlänge aufweist und nach Art einer Glockenkurve zu 400 und 700 nm abfällt.