DE3744060C2 - - Google Patents
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- DE3744060C2 DE3744060C2 DE19873744060 DE3744060A DE3744060C2 DE 3744060 C2 DE3744060 C2 DE 3744060C2 DE 19873744060 DE19873744060 DE 19873744060 DE 3744060 A DE3744060 A DE 3744060A DE 3744060 C2 DE3744060 C2 DE 3744060C2
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- G03B23/18—Devices for changing pictures in viewing apparatus or projectors with fade-in and fade-out effects
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- G—PHYSICS
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Projektionssystem mit einer
Lichtquelle und einer Einrichtung zum Abblenden des Lichtstromes
der Lichtquelle.
Derartige Projektionssysteme werden insbesondere an Hoch
leistungsprojektoren verwirklicht, deren Lichtquelle nicht oder
nur in unzureichender Weise hinsichtlich der Stärke ihres Licht
stromes regelbar sind.
Während bei konventionellen Projektoren, die z. B. mit Halogen
lampen ausgestattet sind, der Lichtstrom der Halogenlampe
elektronisch regelbar ist, ist es bei dem für Hochleistungspro
jektoren wegen der größeren Lichtstärke verwendeten Metalldampf
lampen oder Xenon-Hochdrucklampen erforderlich, eine mechanisch
arbeitende Abblendeinrichtung in den Lichtstrahlengang einzubau
en. Zu diesem Zweck ist u. a. vorgeschlagen worden, den Licht
strom im Bereich des Projektionsobjektivs mit einer mechanisch
verstellbaren Irisblende zu beeinflussen. Der Nachteil dieser An
ordnung besteht zum einen in dem im Projektionsobjektiv dadurch
auftretenden Wärmestau und zum anderen in der mechanischen Kom
pliziertheit der Anordnung.
Als alternative stufenlose Abblendvorrichtung sind drehbare oder
verschiebbare (sogenannte) Graukeile bekannt; bei diesen ist eine
durchsichtige Platte in einer Arbeitsrichtung (Bewegungsrichtung)
in einer solchen Weise zunehmend grau gefärbt, daß in Arbeits
richtung von völliger Durchsichtigkeit (keine Färbung) bis hin zu
völliger Undurchsichtigkeit (völlige Schwarzfärbung) alle grauen
Zwischentöne in vorzugsweise kontinuierlicher Weise hintereinan
dergereiht sind. Diese Graukeile sind als längliche Platten oder
rotierbare Scheiben im Strahlengang hinter der Projektionsoptik
angeordnet. Die Nachteile dieser Graukeile bestehen u. a. darin,
daß sie viel Platz benötigen, ihre Bewegungseinrichtung mecha
nisch anfällig ist, ihre maximale Bewegungsgeschwindigkeit bzw.
maximale Frequenz bei mehrfach schnellwechselnden Hell/Dunkel-
Änderungen vergleichsweise gering und die Objektausleuchtung
(Bildausleuchtung) ungleichmäßig ist - letzteres, weil bei halb
wegs tragbarer Größe der Graukeile das ausgeleuchtete Feld an ei
nem Rand dunkler als am gegenüberliegenden Rand ist. Den im Pro
jektionsobjektiv angeordneten Irisblenden sowie den Graukeilen
haftet gemeinsam der weitere Nachteil an, daß sie nur im Zusam
menwirken mit jeweils einem ganz bestimmten Projektionsobjektiv
(Brennweite, Linsendurchmesser usw.) die gewünschte Leistung her
vorbringen, d. h. die für die jeweils verwendete Abblendeinrich
tung bestmöglichen Ergebnisse.
Als weitere alternative Abblendvorrichtung sind jalousieartige
Einrichtungen mit einer Vielzahl paralleler, gemeinsam um ihre
Längsachse schwenkbarer schmaler Jalousieblenden zur Anordnung in
größeren Lichtstromquerschnitten vorgeschlagen worden. Solche
Vorrichtungen sind zwar weniger träge, aber mechanisch äußerst
empfindlich.
Aus der US-PS 46 68 077 ist ein optischer Projektionsapparat zum
Projizieren von Mustern für Fotomasken bekannt, bei dem eine
Quecksilber-Hochdruckdampflampe mit einem elliptischen Reflektor
versehen ist, so daß der von ihr erzeugte Lichtkegel zunächst
eingeschnürt wird. Im Einschnürungspunkt ist eine mit Öffnungen
versehen rotierbare Blende in den Lichtstrahlengang eingefügt,
durch welche der Lichtstrom taktweise völlig durchgelassen oder
völlig abgeblendet wird. Eine stufenlose Helligkeitsregelung des
Lichtstromes ist hiermit nicht möglich.
Aus der DE 32 03 800 A1 ist ein Testprojektor für Farbfernsehka
meras bekannt, bei dem eine mechanisch steuer- oder regelbare
Blende in den Lichtkegel zwischen mit Reflektor versehener Lampe
und einer ersten Einschnürung des Lichtkegels angeordnet ist. Mit
dieser Abblendeinrichtung kann der Lichtstrom zwischen etwa 0 und
100% abgeblendet bzw. freigegeben werden. In den verschiedenen
Abblendstufen wird der Lichtkegel jedoch asymmetrisch beeinflußt,
was einer gleichmäßigen Objektausleuchtung zuwiderliefe. Zur Lö
sung dieses Problems ist bei dieser bekannten Anordnung eine,
auch als Diffusor bekannte, Lichtmischkammer im ersten Einschnü
rungspunkt hinter der Lampe angeordnet. Durch sie wird die Asym
metrie des durch die Abblendeinrichtung durchtretenden Lichtke
gels egalisiert. Derartige Diffusoren sind für Hochleistungspro
jektoren wegen des zu großen Lichtverlustes ungeeignet.
Aus der DE-AS 12 88 907 ist eine Blende für fotografische und ki
nematografische Kameras - also nicht für Projektoren - bekannt,
bei der der Lichtstrom generell von zwei feststehenden Seiten
blendenteilen zu einem Teil permanent abgeblendet wird. Das
zwischen diesen beiden feststehenden Seitenblenden verbleibende
Feld des Lichtkegels ist von einer einzigen keilförmigen, beweg
baren Blende stufenlos abblendbar. Für Hochleistungsprojektoren
ist die generelle Ausblendung eines Teiles des Lichtstromes uner
wünscht. Der verwendete einzige Blendenkeil führt zudem in eini
gen Stellungen zu einer asymmetrischen Objektausleuchtung. Im
übrigen hat er in den Bereichen geringer Abblendwirkung einen
ähnlichen Effekt wie Irisblenden, d. h. daß der verfügbare
Lichtkegel vom Rand her eingeschnürt wird, was zu einer Vig
nettierung des Bildfeldes führt.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei ei
nem optischen Projektionssystem der eingangs genannten Art eine
projektionstechnische Anordnung zu finden, die sowohl die hohen
Lichtströme bekannter Hochleistungsprojektoren, insbesondere von
Hochleistungsdiaprojektoren möglichst weitgehend erfüllt und mög
lichst noch übertrifft, als auch eine kontinuierliche mechanische
Helligkeitssteuerung mit geringem technischen Aufwand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optisches Projek
tionssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die Erfindung werden u. a. folgende Vorteile erreicht:
- - Die Projektoren sind kleiner und/oder leichter als bekannte Hochleistungsprojektoren und erstmals mit vertretbarem Aufwand als nichtstationäre Einrichtung verwendbar;
- - der Nutzlichtstrom kann kontinuierlich von 100% bis 0% oder umgekehrt geändert werden, so daß auch ein Einsatz bei der Überblendprojektion möglich ist;
- - während bei bekannten Hochleistungs-Projektionssystemen explo sionsgeschützte Lampenhäuser mit aufwendigen Spiegel- und Justiersystemen erforderlich sind, ist der Aufbau und Betrieb erfindungsgemäßer Projektionssysteme wesentlich weniger aufwen dig;
- - die erfindungsgemäße Abblendeinrichtung ist vergleichsweise einfach im mechanischen Aufbau und vergleichsweise wenig anfäl lig gegenüber mechanischen Einflüssen wie Stößen und Erschütte rungen sowie gegenüber hohen Hitzebelastungen;
- - während bei bekannten Metalldampflampen, die in einem Ellipso dialspiegel festjustiert sind (z. B. Osram HTI 24W), lediglich relativ kleiner Bildfenster, z. B. für 16-mm-Filme, ausgeleuch tet werden können, können bei den erfindungsgemäßen Projek tionssystemen vergleichsweise große Bildfenster von z. B. 4 × 4 cm ausgeleuchtet werden, wie sie für Kleinbild-Diaprojektoren erforderlich sind, wobei die höchsten von Hochleistungsdiapro jektoren überhaupt bekannten Lichtströme erreichbar sind;
- - durch die hohe Mobilität erfindungsgemäßer Projektionssysteme werden für die Diaprojektion neue Einsatzmöglichkeiten in vie len Bereichen der visuellen und auch audiovisuellen Kommunika tion geschaffen;
- - es wird ein hinsichtlich des nutzbaren Lichtstromes im Ver gleich zur Lichtleistung der Lichtquelle besonders hoher Wir kungsgrad erzielt;
- - der Lichtstrom wird in besonders gleichmäßiger Form beeinflußt, d. h. abgeblendet, wobei unabhängig vom Grad der Abblendung ei ne gleichmäßige Ab- oder Aufblendung über den gesamten Objekt querschnitt erzielt wird;
- - es werden relativ wenige Bauteile verwendet;
- - auch wenn Lichtstromänderungen sehr langsam ausgeführt werden, bleibt die Objektausleuchtung äußerst homogen und verläuft die Ab- oder - natürlich - die Aufblendung völlig gleichmäßig und ohne Sprünge;
- - es können auch äußerst schnelle Lichstromänderungen, insbeson dere mit relativ hoher Frequenz sich ändernde Lichtströme realisiert werden;
- - während herkömmliche Hochleistungsprojektoren zur Erzielung be stimmter optischer Effekte und insbesondere für einen programm gesteuerten Betrieb mit einer eigens auf den speziellen Projek tor und die dabei verwendeten Projektionsobjektive abgestimmten Programmsteuerungen versehen werden müssen, können für erfin dungsgemäße Projektionssysteme Programmsteuerungen aus dem Be reich niedrigerer Leistungsklassen unverändert übernommen wer den, d. h. daß eine z. B. für die elektronische Helligkeits steuerung eines Projektionssystems mit einer helligkeitsregel baren Halogenlampe entwickelte Programmsteuerung mittels einer entsprechenden Schnittstelle ohne weiteres zur Programmsteue rung einer erfindungsgemäßen mechanischen Abblendeinrichtung verwendbar ist - und zwar auch bei Verwendung verschiedener Projektionsobjektive;
- - die Lichtquelle mit der Abblendeinrichtung kann als eigenstän dige Baugruppe hergestellt und für die verschiedensten Hoch leistungsprojektoren verwendet werden, d. h. weitgehend unab hängig von deren übrigen optischen und mechanischen Einrichtun gen. Dies vereinfacht die Lagehaltung und Anpassung an besonde re Aufgabestellungen.
Wenn neben der Abblendeinrichtung auch eine Aperturblende vorge
sehen und durch die Abblendeinrichtung öffen- und verschließbar
ist (Anspruch 2), werden dadurch Streulichteffekte vermieden und
können die bewegbaren Blendenteile vergleichsweise klein ausge
führt werden;
bei Verwendung von Ellipsoidalspiegeln, in welche die Lichtquelle integrierbar ist, können besonders hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Gasentladungslampen, insbesondere die Verwendung von Metall dampflampen oder Gashochdrucklampen, wie Xenon-Hochdrucklampen erwiesen.
bei Verwendung von Ellipsoidalspiegeln, in welche die Lichtquelle integrierbar ist, können besonders hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Gasentladungslampen, insbesondere die Verwendung von Metall dampflampen oder Gashochdrucklampen, wie Xenon-Hochdrucklampen erwiesen.
Durch die Verwendung von hitzebeständigem Material für die dem
Lichtstrom ausgesetzten Teile, insbesondere für die bewegbaren
Blendenteile der Abblendeinrichtung, kann die Abblendeinrichtung
außerordentlich nahe der Lichtquelle vorgesehen sein. Die beweg
baren Blendenteile können in jedem Fall sehr dünnwandig und damit
leicht und damit schnell und problemlos bewegbar sein, und zwar
selbst dann, wenn sie durch die Lichtquelle so heiß werden, daß
sie rotglühend sind. Gleichwohl wird die mechanische Funktion der
Blendenverstelleinrichtung nicht beeinträchtigt, da innerhalb des hoch
erhitzten Bereiches keine miteinander in Berührung stehenden Tei
le relativ zueinander bewegt werden.
Grundsätzlich kann die Anzahl, Größe und Formgebung der Zähne der
beiden Zahnblenden in großem Umfang frei gewählt werden, ohne daß
die über den gesamten Querschnitt gleichmäßige Objektausleuchtung
darunter leidet. Vorteilhafterweise sind die Längen der Vorsprün
ge bzw. Tiefen der Ausnehmungen der Zahnblenden jedoch mindestens
so groß wie der Durchmesser des abzublendenden Lichtkegels (Pa
tentanspruch 7). Bei der Verwendung einer Aperturblende sind die
Größenverhältnisse der Zahnblenden auf den Durchmesser der Aper
turblende abgestimmt. Die Anzahl der Zähne, die im abzublendenden
Lichtkegel zusammenwirken, beträgt nach einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der Erfindung fünf. Eine Erhöhung oder Erniedrigung der
Zahnzahl ist möglich. Eine Erniedrigung kann allerdings u. U. zu
geringfügigen Ungleichmäßigkeiten der Objektausleuchtung führen.
Eine Erhöhung der Zahnzahl ist ebenfalls möglich, führt aber nur
in einem gewissen Umfang zu einer noch größeren Vergleichmäßigung
der Objektausleuchtung; fertigungstechnisch ist sie jedenfalls
aufwendiger.
Im Strahlengang hinter der Lichtquelle sind in der Regel ein oder
mehrere Einschnürungen des Lichtkegels vorgesehen. Insbesondere
bei der Verwendung von Ellipsoidalspiegeln ist eine erste Licht
kegeleinschnürung in mehr oder minder kurzem Abstand hinter der
Lichtquelle vorhanden. Vorteilhafterweise ist die erfindungsge
mäße Abblendeinrichtung im Bereich der der Lichtquelle am
nächsten gelegenen Einschnürung angeordnet, nach Möglichkeit noch
etwas vor dieser Einschnürung. Hierdurch wird erreicht, daß der
abblendwirksame Teil der Abblendeinrichtung außerordentlich klein
und damit leicht und damit leicht bewegbar sein kann, ohne daß
das Muster der teilweise verschlossenen Abblendeinrichtung
optisch abgebildet wird. Bei dieser bevorzugten Anordnung der Ab
blendeinrichtung im Strahlengang fällt das Bild der Abblendein
richtung nämlich in einen Bereich zwischen den Linsen des verwen
deten Projektionsobjektives nahe des dortigen Brennpunktes.
Wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung zwischen der Ab
blendeinrichtung und der Projektionsoptik ein Kondensorlinsen
system, insbesondere aus zwei Kondensorlinsen bestehend, angeord
net ist, wird dadurch eine Anpassung der Abblendsteuerung zur
Projektionsoptik erreichbar. Diese Kondensorlinsen können zur
besseren Ausleuchtung auch asphärisch geformt sein. Besonders be
vorzugt befindet sich das Kondensorlinsensystem im Strahlengang
vor dem auszuleuchtenden Objekt, wie dem Bildfenster eines auszu
leuchtenden Diapositives.
Erfindungsgemäße Projektionssysteme sind besonders für den Ein
satz bei Multi-, Überblend- und Großprojektionen geeignet. Durch
die Erfindung ist es möglich, auch Hochleistungslichtquellen, die
elektronisch so gut wie nicht regelbare Lampen aufweisen, stufen
los von 0 bis 100% hinsichtlich des nutzbaren Lichtstromes zu
beeinflussen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeich
nung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Lichtstrahlenganges
und der verwendeten Baugruppen in Ansicht von oben so
wie
Fig. 2 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Blende in
schematischer Darstellung in drei verschiedenen Ar
beitspositionen (entgegen der Lichtquelle gesehen).
Eine Entladungslampe 1, die z. B. eine Metalldampflampe sein kann
und im dargestellten Ausführungsbeispiel eine solche des Typs
Osram HTI 24W ist, ist innerhalb eines Ellipsoidalspiegels inte
griert und fest justierbar. Der durch sie erzeugte Lichtkegel wird
relativ kurz hinter dieser Lichtquelle eingeschnürt, um sich dann
wieder zu verbreitern. An geeigneter Stelle hinter der ersten
Einschnürung ist ein Kondensorlinsensystem 4 vorgesehen. Unmit
telbar dahinter befindet sich die Objektebene - hier als Bild
fenster 5 eines Diapositives. Durch das Kondensorlinsensystem 4
wird das Lichtbündel in einem Brennpunkt fokussiert, der gleich
zeitig der innere Brennpunkt eines Projektionsobjektives ist,
welches für die Abbildung des Objektes auf einer Projektionswand
7 sorgt.
Zwischen der Entladungslampe 1 und der ersten Lichtstromeinschnü
rung ist zunächst eine in Ansicht kreisrunde Aperturblende 2
(siehe auch Fig. 2) eingefügt. In kurzem Abstand dahinter ist ei
ne Abblendeinrichtung in den Lichtstrahlengang einführbar. Sie
besteht aus zwei Zahnblenden mit zusammen fünf keilförmigen Zäh
nen in Form keilförmiger Vorsprünge mit dazwischen sich befinden
den und dementsprechend ebenfalls keilförmigen Ausnehmungen, wo
bei die Flächen der Vorsprünge und der Ausnehmungen kongruent
sind. Beide Zahnblenden sind kontinuierlich derart gegeneinander
bewegbar, daß jeweils die Vorsprünge des einen Blendenteils in
die Ausnehmungen des anderen Blendenteils einführbar sind. In Po
sition 1 wird die Aperturblende von den bewegbaren Blendenteilen
fast völlig freigegeben und in Position 3 völlig verschlossen.
Eine Zwischenstellung ist in Position 2 dargestellt. Erkennbar
tritt Licht aus allen Querschnittszonen der Aperturblende durch
die Abblendeinrichtung, d. h. sowohl in randnahen als auch in
randfernen Zonen, ohne daß es Zonen gibt, deren Ausleuchtung be
sonders ausgeprägt oder besonders schlecht ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die beiden bewegbaren Blenden
teile in zwei Ebenen im Lichstrahlengang hintereinander, so daß
ein Verklemmen insbesondere bei geschlossener Abblendeinrichtung
vermieden wird.
Das Öffnen und Schließen der Zahnblenden, die aus hitzebeständi
gem Material bestehen und ein sehr geringes Gewicht aufweisen,
kann durch geeignete Linear- oder Drehbewegungen magnetisch,
elektromotorisch oder pneumatisch vorgenommen werden, die ihrer
seits von elektronischen Programmgeräten gesteuert werden können.
Claims (12)
1. Optisches Projektionssystem mit einer Lichtquelle (1) und ei
ner Einrichtung (3) zum Abblenden des Lichtstromes der Licht
quelle (1),
dadurch gekennzeichnet,
daß als Abblendeinrichtung (3) eine Blende vorgesehen ist,
die aus zwei kontinuierlich gegeneinander bewegbaren Blenden
teilen besteht, die als Zahnblenden derart ausgebildet sind,
daß jeweils die Vorsprünge des einen Blendenteils in die Aus
nehmungen des anderen Blendenteils einführbar sind.
2. Projektionssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
durch die Abblendeinrichtung (3) schließbare Aperturblende
(2).
3. Projektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lichtquelle (1) in einem Ellipsoidalspiegel
integriert ist.
4. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) eine Gasentladungs
lampe ist.
5. Projektionssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasentladungslampe eine Metalldampflampe oder eine
Gashochdrucklampe, insbesondere eine Xenon-Hochdrucklampe
ist.
6. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blendenteile der Abblendeinrichtung
(3) aus hitzebeständigem Material bestehen.
7. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längen der Vorsprünge bzw. die Tiefen
der Ausnehmungen der Zahnblenden mindestens so groß wie der
Durchmesser des abzublendenden Lichtkegels ist.
8. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß hinter der Lichtquelle (1) eine oder meh
rere Einschnürungen des Lichtkegels vorgesehen sind, wobei
die Abblendeinrichtung (3) im Bereich, und insbesondere noch
vor, der der Lichtquelle (1) am nächsten gelegenen Einschnü
rung angeordnet ist.
9. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Abblendeinrichtung (3) und
der Projektionsoptik (6) ein Kondensorlinsensystem (4) ange
ordnet ist.
10. Projektionssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kondensorlinsensystem (4) vor der Bildebene (Bild
fenster 5) angeordnet ist.
11. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Projektionssystem als Hochleistungs
projektor, insbesondere für den Einsatz bei Multi-,
Überblend- und Großprojektionen, ausgebildet ist.
12. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zahnblenden insgesamt fünf im Bereich
des Lichtkegels ineinandergreifende, insbesondere keilförmi
ge, Zähne aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873744060 DE3744060A1 (de) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Optische anordnung fuer hochleistungs-diaprojektoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873744060 DE3744060A1 (de) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Optische anordnung fuer hochleistungs-diaprojektoren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3744060A1 DE3744060A1 (de) | 1989-07-13 |
DE3744060C2 true DE3744060C2 (de) | 1990-04-19 |
Family
ID=6343577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873744060 Granted DE3744060A1 (de) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Optische anordnung fuer hochleistungs-diaprojektoren |
Country Status (1)
Country | Link |
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