DE8110423U1

DE8110423U1 - Reflektor fuer projektionszwecke

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Publication number: DE8110423U1
Application number: DE19818110423U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1981-04-06
Publication date: 1981-11-05
Also published as: NL8002116A; IT8120996A0; IT1137678B

Description

Philips' 6Io8i!ampenfal$icf^"£foAo$&:., !··! *: ' ·· ·· *· · ·» «*»

PHN. 9726 1 13.2.1981

"Reflektor für Projektionszwecke".

Die Neuerung bezieht sich auf einen Reflektor für Projektionszwecke, dessen reflektierende Oberfläche als Teil eines Umdrehungskörpers ausgebildet ist, wobei in der Reflektorwand an der Stelle der Umdrehungsachse eine Öffnung zum Aufnehmen einer Lichtquelle vorgesehen ist. Ein derartiger Reflektor ist zum Projizieren im allgemeinen und für Filmprojektion insbesondere bekannt.

Es wird dabei angestrebt, das aus dem leuchtenden Teil der Lichtquelle (beispielsweise einem Glühfaden oder einem Entladungsbogen) herrührende Licht mit Hilfe der reflektierenden Oberfläche möglichst wirksam, d.h. ohne unnötigen Lichtverlust, beispielsweise durch einen in einem Bildfenster angeordneten Film und durch eine Projektionsobjektiv hindurchtreten zu lassen. Die Ebene, auf die der Film oder das Licht projiziert wird, muss dabei möglichst gleichmässig und möglichst hell beleuchtet werden.

Um diesen Effekt zu verwirklichen, wird beispielsweise in der US-PS 3 689 76Ο ein Projektionssystem mit einem Reflektor, einer Lichtquelle und einem Objektiv sowie^. einem in der zwischen der Lichtquelle und dem Objektiv liegenden Objektsebene angeordneten Bildfenster mit Film beschrieben, wobei die reflektierende Oberfläche derart geformt ist, dass ein möglichst grosser Teil des reflektierten Lichts auf das Projektionsobjektiv fällt. Hierbei wird das zwischen dem Objektiv und dem Reflektor liegende Bildfenster mit dem Film möglichst gleichmässig beleuchtet.

Beim Projizieren mit Hilfe eines Reflektors taucht das Problem auf, dass infolge der Aufnahmeöffnung für die Lichtquelle in der Reflektorwand ein Teil der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle sich nicht an der Reflektion beteiligt. Hierdurch entsteht an der Projektions-

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ebene eine ungleichmässige Verteilung der Beleuchtungsstärke. Ein vergleichbarer Effekt tritt beispielsweise beim Zurückreflektieren der vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen am Kolben der Lichtquelle auf. Ein Beispiel einer Lichtquelle mit Kolben, die in einem Reflektor beim Projizieren kinomatographischer Filme mit einer Breite von 35 nun verwendet wird, ist eine kompakte Kurzbogenhochdruckxenonentladungslampe. Für die Projektion sogenannter "Super 8"-Filme wird häufig ein Reflektor mit einer Halogenglühlampe verwendet.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor für Projektionszwecke mit einer derartigen Form zu schaffen, dass bei einer bestimmten Lage des leuchtenden Teils der Lichtquelle gegenüber der reflektierenden Ober— fläche sowie bei einem bestimmten Abstand zwischen dem leuchtenden Teil der Lichtquelle und dem Bildfenster eine Projektion auf dem Projektionsschirm mit homogener Lichtverteilung und hoher Helligkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Reflektor eingangs erwähnten Art gemäss der Neuerung dadurch gelöst, dass die reflektierende Oberfläche in einem die Drehungsachse umfassenden Längsschnitt eine Kurve 1 bis 8 aufweist, die je im wesentlichen durch Punkte bestimmt ist, deren Abszis-· sen und Ordinaten in den nachfolgenden Tabellen angegeben sind und deren Ursprung (x, y) = (θ, θ) in der Nähe der Mitte des auf der Drehungsachse liegenden leuchtenden Teils der Lichtquelle liegt, wobei die einzelnen Ordinantenwerte bis maximal _+ 5 O/OO und die ganze Reihe der Ordinatenwerte einer jeden Kurve bis maximal _+ 2°/o abweichen kann.

Die erwähnten Tabellen sind in jenem Teil der Beschreibung angegeben, der an Hand der Fig. 2 näher erläutert wird.

Der Neuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die einem Punkt im Bildfenster zugeordnete Pupille des Objektivs (d.h. der grösste Raumwinkel, in dem vom Bildfensterpunkt aus gesehen durch die begrenzenden Ränder und Blenden des Objektivs Licht durchgelassen wird) durch ein vom Reflektor herrührendes Strahlenbündel auf eine

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bestimmte definierte Weise gefüllt sein soll. Insbesondere für diejenigen Punkte, deren Pupillenfüllung von der ganzen Öffnung für die Lichtquelle in der Reflektorwand beeinflusst wird, ist die erwähnte Füllung maximal. Für die übrigen Punkte jedoch ist eine Korrektur für die Pupillenfüllungen durchgeführt, deren Grosse von dem Einfluss der Öffnung auf das Strahlenbündel abhängig ist.

Unter der Pupillenfüllung sei jener Teil der vom Reflektor reflektierten Lichtstrahlen verstanden, der durch einen Punkt im Bildfenster geht und sich innerhalb der Pupille des Objektivs befindet. Auf der Basis der erwähnten Korrektur der Pupillenfüllungen der verschiedenen Punkte ist mit Hilfe eines Computerprogramms Punkt für Punkt eine reflektierende Oberfläche nach der Neuerung bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass dabei acht Reflektoren der erwähnten Aufgabe entsprachen.

Jeder Reflektor besitzt daher eine Form, die im wesentlichen durch eine Kurve nach der Tabelle gekennzeichnet werden kann.

Mit einem solchen Reflektor wird bei der Projektion auf einen Projektionsschirm eine regelmässige Verteilung der Beleuchtungsstärke erreicht. Ausserdem ist die Helligkeit des am Schirm projezierten Bildes hoch.

Die reflektierende Oberfläche des Reflektors besteht beispielsweise aus einer dünnen Aluminiumschicht, Vorzugsweise ist die reflektierende Oberfläche aus einem Werkstoff hergestellt, der die Lichtstrahlen reflektiert, jedoch für die aus der Lichtquelle herrührende Wärmestrahlung durchlässig ist (sog. Kaltlichtspiegel).

Der Reflektor wird beispielsweise mittels eines geeigneten Pressstempels in die gewünschte Form gebracht. Die bei diesem Verfahren auftretenden Masstoleranzen sind verhältnismässig gering. Diese Masstoleranzen werden in einer zulässigen Abweichung in einer jeden der in der Tabelle erwähnten Reihe von Ordinatenwerten einer jeden Kurve nach oben und nach unten auf höchstens 2PJo bzw. bei individuellen Ordinatenwerten bis max. 5 0/00 zum Ausdruck gebracht.

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Ein Reflektor nach der Neuerung wird in Kinos u.dgl. bei der Projektion kinematο graphi s eher Filme mit einer Breite von 35 mm benutzt. Als Lichtquelle wird dabei vorzugsweise eine Hochdruckxenonentladungslampe ver-5 wendet. Ein neuerungsgemässer Reflektor kann auch bei der Projektion von Super-8-Filmen und Diapositiven verwendet werden. Als Lichtquelle wird dabei häufig eine Halogenglühlampe benutzt. Schliesslich ist es möglich, den Reflektor für andere Projektionszwecke zu benutzen, wie für medizinische Zwecke, insbesondere in Zahnarztlampen, oder in photοgraphisehen Vergrösserungsgeräten. Ein Ausführungsbeispiel nach der Neuerung wird

nachstend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch einen die Drehungsachse des

Reflektors enthaltenden Längsschnitt durch ein Projektions-I

system mit einem Reflektor nach der Neuerung,

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Reflektors nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine graphische Darstellung mit Masstoleranzen.

Das Projektionssystem enthält einen Kaltld.ch.t-

spiegelreflektor 1, dessen reflektierende Oberfläche 12 als Teil eines Umdrehungskörpers ausgebildet, ist. An der Stelle der Drehungsachse 2 des Reflektors 1 ist eine Offnung zur Aufnahme einer Lichtquelle vorgesehen. Diese Lichtquelle besteht aus einer Hochdruckxenonentladungslampe. Die Lichtquelle enthält einen kugelförmigen Lampenkolben k.

,, Der Entladungsbogen (der leuchtende Teil) befindet sich

zwischen den Elektroden 5 und 6. Die Achse 2 des Reflektors 1 ist gleichzeitig die optische Hauptachse eines Projektionsobjektivs 7· In der Objektebene des Objektivs 7 befindet sich ein Bildfenster 8, in dem ein kinoraatographischer Film 9 mit einer Breite von 35 mm vorgesehen ist (gestrichelt dargestellt). Für einen Punkt P im BiIdfenster 8 ist die diesem Punkt zugeordnete Pupille 10 des Objektivs 7 durch gestrichelte Linien dargestellt. Der grösste Winkel, in dem von P aus gesehen durch den Rand 7a und die Blende des Objektivs 7 Licht durchgelassen wird,

to.

♦ ·

• · ► *

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1st mit OC bezeichnet.

Mit Hilfe des neuerungsgemässen Reflektors 1 entsteht in diesem Projektionssystem auf dem Schirm 11 eine helle Abbildung mit einer gleichmässigen Beleuchtungss t ärkevert eilung.

Die Bezugsziffern in Fig. 2 bezeichnen gleiche Teile wie in Fig. 1. Die Innenwand 12 des Reflektors 1 hat in einem die Drehungsachse 2 enthaltenden Längsschnitt die Form einer regelmässigen bogenförmigen Kurve, die durch Punkte gezogen ist, deren Lage durch Abszissen und Ordinaten (positivwerte) in nachstehender Tabelle I angegeben ist. Der Ursprung (x, y) = (0,0) befindet sich in der Nähe der Mitte 13 des auf der Achse 2 liegenden Entladungsbogens zwischen den Elektroden 5 und 6.

TABELLE I.

Kurve 1	(mm)	Kurve 2	(mm)	Kurve 3	(mm)	Kurve 4	(mm)
X/ N₁ { mm )	35-00 48.70 61.10 69.31 69.92 75-57 81 .03 89-3²T 102.03 113.22 124.68 138.13 141.34 144.12 147.51	X/ Ν (mm)	35.00 5O.53 61 . 15 67.95 69.98 75.64 80.04 89.48 99.84 113.60 125.25 139.03 142.30 145.32 148.45	\ mm j	35.00 48.68 61.O6 69.24 69.86 75.50 80.9²T 89.20 101.78 112.84 124.11 137.26 14O.4O 143.13 147.51	(mm )	35-00 45.96 56.15 65.96 77.01 87-52 94.02 100.14 108.63 115.85 121.53 128.03 133.33 136.99
- 35.00 - 27.71 - 18.79 - 11.54 - 10.95 - ' 5.38 + O.55 + 10.53 + 28.60 + 48.00 + 72.32 +109.51 +120.56 +131.00 +144.97	- 35-00 - 26.74 - 19.13 - 13.33 - 11.42 - 5.91 - I.25 + 9.7O + 23.7I + 46.37 + 70.23 +106.85 +117*79 +128.81 +141.27	- 35.00 - 27.57 - 18.48 - 11.11 - 10.51 - 4.88 + 1.13 + 11.32 + 29.78 + 49.56 + 74.31 +112.07 +123.23 +133.77 +152.81	-45,49 -40.61 -39-77 -27.87 -18.49 - 7-79 -0.20 7.71 20.07 32.07 42.64 56.16 68.57 77-99

Die reflektierende Oberfläche des Reflektors für 35 mm-Filmprojektion in neuerungsgemässer Form wird durch Drehen der Kurven 1, 2, 3 und 4 um die X-Achse (die Drehungsachse) gemäss Fig. 3 erzeugt. In der Tabelle sind nur

J J J₁₁₁, · · · . · ..

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die positiven Y-Werte angegeben, d.h. die Y-Werte, die den Abschnitt AB der in Fig. 2 dargestellten Form der reflektierenden Oberfläche 12 kennzeichnen. Der Abschnitt CD (siehe Fig. 2) wird durch Spiegelung von AB gegenüber der Achse 2 erreicht.

In praktischen Ausführungsbeispielen solcher Reflektoren betrug der grösste Durchmesser BD des Reflektors für :
Kurve 1 : 29,50 cm.

Kurve 2 : 29,63 cm.
Kurve 3 : 29,50 cm.
Kurve h s 27,40 cm.

Der Innendurchmesser der Öffnung in der Reflektorwand (AC) betrug in allen Fällen 7,00 cm. Diese Zahlen können aus der Tabelle als der unterste Ordinatenwert um den Faktor zwei vervielfacht und der oberste Ordinatenwert ebenfalls um den Faktor zwei vervielfacht abgeleitet werden.

Vier weitere praktische Ausführungsformen von neuerungsgemässen Reflektoren sind durch Koordinaten der Kurven 5» 6, 7 und 8 gekennzeichnet. Sie sind in der Tabelle II angegeben. Durch Drehung der Kurve 5 wird ein Reflektor erhalten, der sich für die Projektion von Super-8— Filmen eignet. Durch Drehung der Kurve 6 erhält man einen Reflektor, der sich für Verwendung in einer Beleuchtungsanordnung eignet, die ein beleuchtetes Arbeitsgebiet

schafft. Eine derartige Beleuchtungsanordnung wird häufig | für medizinische Zwecke benutzt, insbesondere von Zahnärzten. Auch ist ein solcher Reflektor in photοgraphischen Vergrösserungsgeräten zu benutzen. Der grösste Innendurch— messer des Reflektors für die Kurve 5 beträgt 30,1 mm, der Innendurchmesser zum Aufnehmen einer Halogenglühlampe beträgt 11,0 mm. Beim Reflektor nach der Kurve 6 betragen diese Grossen 42,6 mm bzw. 11,0 mm. Auch in den Reflektoren nach der Kurve 6 war eine Halogenglühlampe aufgenommen. Durch Drehung der Kurven 7 oder 8 erhält man einen Reflektor, der sich für Verwendung in Projektionsapparaten für Diakleinbildpositive eignet.

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TABELLE II.

Kurve 5	X/ N I₁ mm )	(mm)	Kurve 6	^Y(mm)	Kurve 7	(mm)	Kurve 8	^Y(mm)
- 4.60	5.5O	(,mm )	5.5Ο	X/ \ (mm j	6.51	X/ X (mm)	6.51
- 4.05	6.48	- 5.OO	6.59	- 8.56	10.19	- 8.56	IO.37
- 3»36	7.50	- 4.46	7.67	- 6.98	13.35	- 6.93	13.38
- 2.30	8.78	- 3.82	8.73	- 4.96	14.93	- 5.Ο5	15.03
- 1.43	9.66	- 3.08	9.77	- 3.72	16.24	- 3-75	16.27
- O.78	IO.25	- 2.25	IO.87	- 2.58	18.01	- 2.69	17.73
- 0,38	IO.59	- 1.24	12. 1 1	- 0.88	20.07	- I.25	19.75
+ 0.01	10.90	+ 0.05	13. 15	+ 1-39	22.01	+ Ο.96	21.66
+ 0.51	11.27	+ 1.29	14.02	+ 3-85	23.93	+ 3-37	23.77
+ 1 .28	11.81	+ 2.42	15.02	+ 6.65	25.97	+ 6.43	25.Ο8
+ 2.32	12.48	+ 3-84	15.77	+ 10.07	28. 13	+ 8.54	27.36
+ 3-47	13. 14	+ 5.00	16.51	+ 14.33	30.04	+ 12.63	29.69
+ 4.34	13.59	+ 6.21	17.24	+ 18.75	31.91	+ 17.61	31.35
+ 5.74	14.24	+ 7.47	18. 16	+ 23.77	34.26	+ 21.90	32.61
+ 6.36	14.50	+ 9-20	I8.92	+ 31.56		+ 25.40
		+ 10.73	19.53
+ 7.80	15.05	+ 12.03	20.20
		.+ 13.53	2Ο.6Ο
		+ 14.61	21.30
+ 16.19

In Fig. 3 sind drei Kurven (1, 1A und IB) dargestellt. Die Koordinaten der Punkte, die die Kurve 1 bilden, sind in der Tabelle angegeben. Die Kurve 1A wird durch Punkte gebildet, deren Y-¥ert (Ordinate) um 2°/o höher liegt als die Y-Werte der Punkte nach der Kurve 1 (bei gleichem X-Wert). Die Kurve IB ist dadurch gebildet, dass die Y-Werte der Kurve 1 um 2°/o herunterkorrigiert wird. Es erfolgt also faktisch eine Verschiebung der ganzen Serie von Ordinatenwerten der Kurve 1 nach oben bzw. nach unten hin. Die gestrichelten Kurven 1A und 1B geben gleichsam die äussersten Grenzen der Verschiebung an.' Innerhalb der Grenzen sind mehrere Kurven denkbar (beispielsweise diejenigen, die durch eine Korrektur um λ°/ο entstehen), die

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innerhalb der bei der Herstellung eines neuerungsgemässen Reflektors auftretenden Masstoleranzen liegen.

Mit einem neuerungsgemässen Kaltlichtspiegelreflektor mit einer reflektierenden Oberfläche durch Drehung der Kurve k um die X-Achse (Symmetrieachse) sind in einem Projektionssystem nach Fig. 1 einige Versuche angestellt worden. Die Hochdruckxenonentladungslampe hatte eine Leistung von I6OO Watt. Der Entladungsbogen hatte eine Länge von 4,0 mm und eine Breite von 1,4 mm. Das Bildfenster lag in einem Abstand von etwa ^30 mm von der Mitte des Bogens. Das Objektiv hatte einen Brennpunktabstand von 95 mm und ein Offnungsverhältnis von 1 : 1,6. Mit dieser Anordnung wurde ein Schirmlichtstrom von 17-000 Lumen und eine Lichtverteilung mit einem Gleichmässigkeitsfaktor von 8O^c/o erreicht. Die Abmessungen des Schirmes betrugen 118 χ 85 cm.

In den erwähnten Reflektor kann ohne weitere zusätzliche Massnahmen eine Hochdruckxenonentladungslampe mit einer Leistung von 1000 Watt oder 750 Watt aufgenommen werden.

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N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken

ZUSAMMENFA S SUNG

"Reflektor für Projektionszwecke".

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Die Neuerung betrifft einen Reflektor (i) für Projektionszwecke, dessen reflektierende Oberfläche (2) als Teil eines Umdrehungskörpers ausgebildet ist. Die reflektierende Oberfläche (12) weist in einem die Drehungsachse (2) enthaltenden Querschnitt eine Kurve 1 bis 8 mit in den Tabellen I und II angegebenen Koordinaten auf. Fig. 2.

Claims

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SCHUTZANSPRUCH :

Reflektor für Projektionszwecke, dessen reflektierende Oberfläche als Teil eines Umdrehungskörpers ausgebildet ist, wobei in der Reflektorwand an der Stelle der Drehungsachse eine Öffnung zum Aufnehmen einer Lichtquelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche (12) in einem die Drehungsachse (2) enthaltenden Längsschnitt eine IvUi-¹Ve 1 bis 8 aufweist, die je im wesentlichen durch Punkte bestimmt ist, deren Abszissen und Ordinaten in den Tabellen I und IX ange—

, 10 geben sind und deren Ursprung (X, Y) ss (θ,θ) in der Nähe der Mitte (13) des auf der Drehungsachse liegenden leuchtenden Teils der Lichtquelle liegt, wobei die einzelnen Ordinatenwerte bis max. _+ 5 o/OO und die ganze Reihe der Ordinatenwerte einer jeden Kurve bis maximal +_ 2°/o abweichen kann.

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