Kondensorsystem für Projektionsgeräte Die Erfindung betrifft ein Kondensorsystem für Pro jektionsgeräte mit einem im Strahlengang angeordneten, strahlenumlenkenden optischen Körper.
Es ist bekannt, im Strahlengang eines Beleuchtungs systems für Kinoprojektoren ein Prisma anzuordnen, dessen Lichteintritts- und -austrittsflächen konvex ge wölbt sind. Dadurch hat das Prisma die Wirkung eines einlinsigen Kondensors. Einlinsige Kondensoren haben jedoch eine starke, mit merklichem Lichtverlust ver bundene Randaberration, weshalb sie nur für kleine Aperturen geeignet sind.
Man ist daher schon früh zeitig auf zwei- und mehrlinsige Kondensorsysteme über gegangen, die einen befriedigenden Lichtwirkungsgrad haben und das gesamte Bildfeld gleichmässig ausleuch ten. Solche Kondensoranordnungen sind jedoch ver- hältnismässig teuer. Sie benötigen aufwendige Halte vorrichtungen und beanspruchen ausserdem einen nicht unbeträchtlichen Anordnungsraum.
Es gibt auch schon sogenannte kondensorlose Be leuchtungssysteme, das sind Anordnungen, die zum Er reichen einer Lichtkonzentration im Bildfenster anstelle von Linsen einen oder mehrere Hohlspiegel verwenden. Der Spiegel befindet sich dabei entweder innerhalb des Lampenkolbens (Spiegellampe) oder ausserhalb der Lampe. Um mit solchen Systemen eine optimale Licht ausbeute und gleichmässige Ausleuchtung des Bildfen sters zu erreichen, müssen Spiegel und Lampe sehr genau aufeinander ausgerichtet werden, was vor allem bei Spiegellampen oft erhebliche Schwierigkeiten be reitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend ge schilderten Nachteile bekannter Bauarten zu vermeiden, d. h. ein Kondensorsystem für Projektionsgeräte mit einem im Strahlengang angeordneten strahlenumlenken den optischen Körper zu schaffen, das mit einem ver- hältnismässig geringen Anordnungsraum auskommt, ein fach zu justieren ist und sich kostensparend herstellen lässt, dabei jedoch mehrteiligen Linsenkondensoren oder Spiegelkondensoren optisch zumindest gleichwertig ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass sowohl die Lichteintrittsfläche als auch die Lichtaustrittsfläche sowie die der Strahlenreflexion dienende Fläche des optischen Körpers gekrümmt sind.
In der nachstehenden Beschreibung wird die Er findung anhand mehrerer, in der Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Kondensors in Verbindung mit den übrigen Teilen einer in einen Diaprojektor eingebauten Beleuchtungseinrichtung, Fig. 2 den Kondensor nach Fig. 1 in einer Drauf sicht von vorn, Fig. 3, 4 und 5 drei weitere Ausführungsformen des vorgeschlagenen Kondensors mit unterschiedlicher Formgebung und unterschiedlichen optischen Eigen schaften.
In Fig. 1 ist mit 1 das vereinfacht dargestellte, mit Füssen 2 versehene Gehäuse eines Diaprojektors be zeichnet. An der Vorderseite des Gehäuses 1 sitzt ein Projektionsobjektiv 3. Im Gehäuseinnern ist eine nach stehend noch näher beschriebene Vorrichtung zum Durchleuchten eines in einer Einschubhalterung 4 ,hinter dem Projektionsobjektiv befindlichen Diapositivs 5 an gebracht. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst, wie aus Fig. 1 ersichtlich, eine liegend angeordnete, in einem Halter 6 befestigte Projektionslampe 7, einen Hohlspie gel 8, der den Leuchtkörper 9 der Lampe 7 in sich selbst abbildet, und einen optischen Körper 10.
Dieser Körper idieni als Kondensor, welcher aus dem vom Leuchtkörper 9 der Lampe 7 direkt abgestrahlten oder gespiegelten Licht ein konvergentes Strahlenbündel formt und dieses so umlenkt, dass es das von den Teilen 4 gebildete Bild fenster des Geräts ausleuchtet. Der Strahlenverlauf ist durch einen Mittelstrahl 11 und zwei Randstrahlen 12, 13 angedeutet.
Der optische Körper 10 wird von insgesamt drei, seine Kanten umfassende Winkelschienen 14, 15, 16 ge halten, die an einer Gerätewand befestigt sind. Der Kör per hat eine der Lampe 7 zugekehrte Lichteintrittsfläche 17 und eine Lichtaustrittsfläche 18, die hinter dem Bild fenster 4 liegt. Beide Flächen sind konvex gekrümmt und wirken daher optisch sammelnd. Ihre Brechkraft entspricht derjenigen von zwei Plankonvexlinsen oder einer Bikonvexlinse. Die Flächen 17, 18 können dabei sowohl sphärisch als auch asphärisch gekrümmt sein.
Zusätzlich zu den Flächen 17 und 18 hat der opti sche Körper 10 noch eine Reflexionsfläche 19, welche das durch die Fläche 17 eintretende Licht zur Fläche 18 hin umlenkt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weist die Fläche 19 ebenso wie die Flächen 17 und 18 eine konvexe Krümmung auf, so dass sie nicht nur strahlen umlenkend, sondern zugleich auch optisch sammelnd wirkt. Ihre Brechkraft kann dabei derjenigen einer ein zelnen Kondensorlinse entsprechen.
Die Reflexionsfläche 19 ist in den Ausführungsbei spielen als ein ausserhalb des Scheitels liegender Teil eines Rotationsellipsoids ausgebildet. Anstelle dessen könnte als Flächenform auch ein ausseraxialer Aus schnitt eines Rotationsparaboloids oder eines Rotations- hyperboloids gewählt werden. Der optische Körper 10 trägt im Bereich der Reflexionsfläche 19 einen Spiegel belag 20, welcher als sogenannter Kaltlichtbelag ausge bildet sein kann.
Ein solcher Belag hat bekanntlich die Eigenschaft, die im unsichtbaren Spektrum liegenden und somit zum Ausleuchten des Bildfensters nichts bei tragenden Infrarotstrahlen hindurchzulassen und verhin dert dadurch eine zu starke Erwärmung des mit ihm be schichteten Optikteils. Der nicht reflektierte Strahlungs- anteil kann anschliessend durch eine an der Oberseite ides Gerätegehäuses, 1 befindliche öffaung, welche von einem Schutzgitter 21 abgedeckt ist, entweichen.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird bei etwa rechtwink liger Umlenkung das aus dem Körper 10 austretende Strahlenbündel unsymmetrisch, was eine etwas ungleich- mässige Ausleuchtung des Bildfensters zur Folge hat. Diese Asymmetrie lässt sich, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, durch spitzwinklige Knickung des Strahlenbündels we sentlich verringern.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 sind die Lichteintrittsfläche 17' bzw. 17" und die Lichtaus trittsfläche 18' bzw. 18" des optischen Körpers 10' bzw. 10" sphärisch gekrümmt. Eintritts- und Austrittsfläche haben denselben Radius und bilden zusammen einen einzigen Kugelabschnitt. Der optische Körper ähnelt einer Linse mit einer sphärischen und einer asphärischen Fläche. Diese Form erweist sich herstellungstechnisch als besonders günstig.
Exakt beheben lässt sich die Asymmetrie mit der Ausbildung nach Fig. 5, bei welcher die Mittelachse der Lichteintrittsfläche 17"' des optischen Körpers 10"' so angeordnet ist, dass sie nicht mit dem zentralen Strahl des auftreffenden Strahlenbündels zusammenfällt. Die Lichtaustrittsfläche des Körpers 10"' ist mit 18"', die Reflexionsfläche mit 19"' und der Spiegelbelag mit 20"' bezeichnet.
Anstelle der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausbildungen des optischen Körpers mit einmaliger Um lenkung des Strahlenbündels können auch Körper mit mehrmaliger Strahlenknickung verwendet werden. We sentlich ist dabei, dass die Reflexionsflächen konvex oder konkav gekrümmt sind und dadurch optisch sam melnd bzw. zerstreuend wirken.
Condenser system for projection devices The invention relates to a condenser system for projection devices with a beam-deflecting optical body arranged in the beam path.
It is known to arrange a prism in the beam path of a lighting system for cinema projectors, the light inlet and outlet surfaces of which are convexly curved GE. As a result, the prism has the effect of a single-lens condenser. However, single-lens condensers have a strong edge aberration that is associated with noticeable loss of light, which is why they are only suitable for small apertures.
It was therefore early on to switch to two-lens and multi-lens condenser systems, which have a satisfactory light efficiency and uniformly illuminate the entire image field. Such condenser arrangements are, however, relatively expensive. You need complex holding devices and also require a not inconsiderable arrangement space.
There are already so-called condenser-less lighting systems, which are arrangements that use one or more concave mirrors instead of lenses to achieve a concentration of light in the picture window. The mirror is either inside the lamp bulb (mirror lamp) or outside the lamp. In order to achieve optimal light yield and uniform illumination of the picture window with such systems, the mirror and lamp must be very precisely aligned with one another, which often causes considerable difficulties, especially with mirror lamps.
The object of the invention is to avoid the disadvantages of known types outlined above, d. H. To create a condenser system for projection devices with a beam deflector arranged in the beam path, which manages with a relatively small arrangement space, is easy to adjust and can be manufactured cost-effectively, but is optically at least equivalent to multi-part lens condensers or mirror condensers.
According to the invention, this object is achieved in that both the light entry surface and the light exit surface as well as the surface of the optical body used for beam reflection are curved.
In the following description, the invention will be explained in more detail with reference to several, illustrated in the drawing presented embodiments. 1 shows a first embodiment of the condenser in connection with the other parts of an illumination device built into a slide projector, FIG. 2 shows the condenser according to FIG. 1 in a plan view from the front, FIGS. 3, 4 and 5 three further embodiments of the proposed condenser with different shapes and different optical properties.
In Fig. 1, 1 is the simplified shown, provided with feet 2 housing of a slide projector be distinguished. On the front of the housing 1 sits a projection lens 3. Inside the housing is a device, described in more detail below, for transilluminating a slide 5 located in a slide-in holder 4 behind the projection lens. As can be seen from FIG. 1, the lighting device comprises a horizontally arranged projection lamp 7 fastened in a holder 6, a hollow mirror 8, which depicts the luminous element 9 of the lamp 7 in itself, and an optical body 10.
This body is idieni as a condenser, which forms a convergent beam of rays from the light emitted or reflected directly by the luminous element 9 of the lamp 7 and deflects it so that it illuminates the image window of the device formed by the parts 4. The course of the rays is indicated by a central ray 11 and two marginal rays 12, 13.
The optical body 10 is held by a total of three, its edges comprehensive angle rails 14, 15, 16 ge, which are attached to a device wall. The body has one of the lamp 7 facing light entry surface 17 and a light exit surface 18 which is behind the picture window 4. Both surfaces are convexly curved and therefore have an optically convergent effect. Their refractive power corresponds to that of two plano-convex lenses or one biconvex lens. The surfaces 17, 18 can be curved both spherically and aspherically.
In addition to the surfaces 17 and 18, the optical cal body 10 also has a reflective surface 19 which deflects the light entering through the surface 17 towards the surface 18. As can be seen from the drawing, the surface 19, like the surfaces 17 and 18, has a convex curvature, so that it not only deflects rays, but at the same time also acts optically. Their refractive power can correspond to that of an individual condenser lens.
The reflection surface 19 is formed in the Ausführungsbei play as a part of an ellipsoid of revolution lying outside the apex. Instead of this, an off-axis section of a paraboloid of revolution or a hyperboloid of revolution could also be selected as the surface shape. The optical body 10 carries a mirror coating 20 in the area of the reflective surface 19, which can be formed out as a so-called cold light coating.
Such a covering is known to have the property of letting in the invisible spectrum and thus nothing to illuminate the picture window when carrying infrared rays and thereby prevents excessive heating of the optical part coated with it. The portion of radiation that is not reflected can then escape through an opening located on the upper side of the device housing 1, which is covered by a protective grille 21.
As can be seen from FIG. 1, if the deflection is approximately at right angles, the beam emerging from the body 10 becomes asymmetrical, which results in a somewhat uneven illumination of the image window. This asymmetry can, as shown in FIGS. 3 and 4, be significantly reduced by an acute-angled bending of the beam.
In the embodiments according to FIGS. 3 and 4, the light entry surface 17 'or 17 "and the light exit surface 18' or 18" of the optical body 10 'or 10 "are spherically curved. The entry and exit surfaces have the same radius and form together The optical body resembles a lens with a spherical and an aspherical surface. This shape has proven to be particularly advantageous in terms of manufacturing technology.
The asymmetry can be precisely remedied with the design according to FIG. 5, in which the central axis of the light entry surface 17 "'of the optical body 10"' is arranged so that it does not coincide with the central beam of the incident beam. The light exit surface of the body 10 "'is designated by 18"', the reflective surface by 19 "'and the mirror coating by 20"'.
Instead of the configurations of the optical body shown in the exemplary embodiments with a one-time deflection of the beam, bodies with multiple bending of the beams can also be used. It is essential that the reflection surfaces are convex or concave and thus have an optically collecting or dispersing effect.