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Proj ektions einrichtun g
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Projektion von stehenden oder bewegten Bildern und befasst sich insbesondere mit Massnahmen zur Verhütung einer Überhitzung des Bildmaterials im Bildfenster.
Zu diesem Zweck ist bei einer verhältnismässig grossen, ortsfesten Projektionseinrichtung mit einer
Hochintensitätsbogenlampe, einem Hohlspiegel, einem Ablenkspiegel und einem Kondensor schon vorgeschlagen worden, den Ablenkspiegel mit einem Belag zu versehen, welcher Infrarotstrahlung durchtreten lässt und sichtbares Licht reflektiert. Hinter dem Ablenkspiegel ist eine Absorptionsfläche angebracht, welche die ausgefilterte Infrarotstrahlung absorbiert und durch Luft- oder Wasserkühlung abführt.
Diese Art, eine Uberhitzung des Bildmaterials jm Bildtenster zu verhüten, ist für ortsfeste Apparaturen, bei denen ein sperriger Aufbau und eine aufwendige Wasserkühlung keine Rolle spielen, nützlich.
Für bewegliche Projektionseinrichtungen, insbesondere für tragbare Heim-Projektionsapparate ist die beschriebene Konstruktion jedoch nicht geeignet. In diesen Geräten ist zwecks Raumersparnis der Hohlspiegel so ausgebildet, dass er gleichzeitig als Kondensor wirkt und die von der Lichtquelle auf ihn fallende Strahlung ohne Zwischenabbildung und ohne Umlenkung ins Bildfenster wirft.
Um bei solchen Projektionseinrichtungen mit geringem Raumbedarf, insbesondere für Heim-Projektionsapparate, eine Überhitzung des Bildmaterials im Bildfenster zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, den Kondensor-Hohlspiegel nicht mit einer metallischen Spiegelschicht sondern statt dessen mit einem Überzug zu versehen, der sichtbares Licht reflektiert und für Infrarotstrahlung durchlässig ist. Solche Überzüge bestehen aus einer Grundschicht und Interferenzfilterschichten. Für die Grundschicht werden Germanium, Silizium, Antimonsulfid oder Selen verwendet, die für sichtbare Strahlung ein hohes Reflexionsvermögen und für Infrarotstrahlung grosse Durchlässigkeit besitzen. Die Interferenzfilterschichten erhöhen das Reflexionsvermögen des zusammengesetzten Überzuges.
Sie bestehen aus einer Anzahl übereinander liegender Filme, von denen jeder nur die Dicke von einem Viertel bzw. einem kleinen ungeradzahligen Vielfachen des Viertels einer Wellenlänge hat, die zweckmässig aus dem im Sichtbaren liegenden Bereich maximaler Strahlungsintensität der verwendeten Lichtquelle gewählt wird. Es leuchtet ein, dass solche Filterschichten sehr sorgfältig hergestellt werden müssen. da sie nicht in der gewünschten Weise wirken, wenn die Dicke der einzelnen Filme nicht gleichmässig und genau eingehalten wird.
Es hat sich gezeigt, dass das Aufbringen solcher Interferenzfilterschichten auf gekrümmte Flächen ausserordentlich schwierig ist. Je stärker die Krümmung der Fläche und je grösser die gekrümmte Fläche ist, desto schwieriger ist es, die Filme auf der ganzen Fläche mit gleichmässiger Dicke aufzubringen. Ebenso schwierig ist die Herstellung der Filme auf einer Vielzahl gleicher gekrümmter Gegenstände in von Stück zu Stück gleicher Qualität.
Ziel der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und in den modernen Projektionsapparaten gedrängter Bauart die von der Lichtquelle ausgestrahlte Wärme vom Bildfenster fernzuhalten, ohne dass eine Vergrösserung dieser Apparate nötig wird. Durch die Vermeidung der schädlichen Wärmewirkung soll es ermöglicht werden, in diesen Projektionsapparaten Lichtquellen höherer Leistung zu verwenden, ohne den Bildfilm durch die vermehrte Wärmestrahlung der Lichtquelle zu gefährden.
Die Erfindung geht aus von einer Projektionseinrichtung mit geringem Raumbedarf, insbesondere für Heim-Projektionsapparate mit einer zusammengedrängten Lichtquelle und einer einen Hohlspiegel bildenden Spiegelanordnung, welche die auftreffende sichtbare Strahlung unmittelbar in das Bildfenster wirft.
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sind. Die Elektroden der Hochdrucklampe 21 sind in der optischen Achse XX des Ellipsoidspiegels 23 derart angeordnet, dass ein Brennpunkt des Ellipsoidspiegels 23 in dem Entladungsbogen liegt. Der zweite Brennpunkt liegt ungefähr im Bildfenster des Projektors.
Der Ellipsoidspiegel 23 besteht aus einem Glas- träger 24 mit einer metallischen Spiegelschicht 25 und einer Schale 2*7, die einen sichtbares Licht reflektierenden und für Infrarotstrahlung durchlässigen Überzug 26 trägt. Der Spiegel 23 besitzt eine zentrale Öffnung für die Lampe 21. Der Metallbelag 25 befindet sich auf einer etwa ringförmigen, die erwähnte Öffnung unmittelbar umgebenden Zone des Glasträgers 24. Die Schale 27 schmiegt sich in ihrer Form dem Glasträger an und bedeckt die belagfreie, ebenfalls etwa ringförmige Zone des Glasträgers. Der metallische Spiegelbelag 25 und der Überzug 26 bilden zusammen eine ellipsoidförmige Kondensor-Spiegelfläche.
Auch bei dieser Konstruktion liegt der sichtbares Licht reflektierende und für Infrarotstrahlung durchlässige Überzug 26 in einem Bereich stärkster Strahlungsintensität der Xenon-Hochdruck-Entladungslampe 21, so dass ein wesentlicher Anteil der von der Lampe 21 ausgesandten, auf den Ellipsoidspiegel fallendeninfrarotstrahlung durch den Glasträger 24, den Überzug 26 und die gläserne Schale 27 hindurchtritt und auf diese Weise aus dem Projektionsstrahlenbündel ausgefiltert ist. Eine schädliche Überhitzung des Bildfilms ist dadurch ausgeschlossen.
Die Schale 27 ist aus vier Teilen derart zusammengesetzt, dass die Trennlinien 28 zwischen den Teilen untereinander gleichen Abstand haben und dass jede Trennlinie mit der optischen Achse eine Ebene bildet. Auf diese Weise haben alle Teile gleiche Gestalt und gleiche Grösse.
In Fig. 3 bezeichnet l eine Projektionsglühlampe gleich der in Fig. l dargestellten, die in bezug auf die optische Achse XX ebenso angeordnet ist wie in Fig. 1. Der Glasträger 4 und der metallische Spiegelbelag 5 des Ellipsoidspiegels 33 entsprechen dem Glasträger 4 und dem Metallbelag 5 des in Fig. 1 dargestellten Ellipsoidspiegels. Das Fenster in der Scheitelzone des Glasträgers 4 trägt einen sichtbares Licht reflektierenden und für Infrarotstrahlung durchlässigen Überzug 36. Auch bei dieser Konstruktion liegt die Zone mit dem infrarotdurchlässigen Überzug 36 im Bereich der maximalen Strahlungsintensität der Flachwendel 2, so dass ein grosser Anteil der von der Wendel 2 ausgesandten Infrarotstrahlung aus dem Projektionsstrahlenbündel ausgefiltert und eine schädliche Überhitzung des Bildfilms ausgeschlossen ist.
Bei der in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Projektionsglühlampe bildet die Gefässrüekwand 54 den Ellipsoidspiegel, Der Leuchtkörper 42 ist eine flache Wendel, die in bezug auf die optische Achse XX ebenso angeordnet ist wie die Wendel 2 in den Fly. l und 3. Die Gefässvorderwand 51 ist von sphärischer Gestalt, und der Mittelpunkt dieser sphärischen Fläche fällt mit dem im Leuchtkörper liegenden Brennpunkt der Ellipsoidfläche der Rückwand 54 des Gefässes zusammen. In der Mitte der sphärischen Vorderwand 51 befindet sich ein Fenster 59 für das Projektionsstrahlenbündel. Über dem Leuchtkörper 42, der in bekannterweise von Stromzuführungen 60 getragen wird, welche in einen Quetschfuss 61 eingeschmolzen sind, besitzt das Gefäss einen domartigen Fortsatz 62.
Die ellipsoidische Rückwand 54 des Gefässes ist auf der Aussenseite mit einem etwa ringförmigen Metallbelag 55 versehen, der an den Aussen-Metallbelag 58 der Vorderwand 51 angrenzt. Die Scheitelzone der ellipsoidförmigen Rückwand 54 ist aussen von der Schale 7 bedeckt. Die Schale 7 besteht aus zwei Hälften 7a und 7b, die nach dem Aufbringen des Überzuges 6 auf die Konkavseite der Schale zusammengesetzt werden. Der Überzug besteht aus einer Grundschicht aus Germanium oder Silizium und Interferenzfilterschichten mit hohem Reflexionsvermögen für sichtbare Strahlung und grosser Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung.
Die zusammengesetzte Schale 7 kann mittels eines Klebers am Gefäss befestigt sein oder beispielsweise mittels einer in Fig. 5 angedeuteten Haltevorrichtung, die aus einem Rahmen 64 und zwei um den Domfortsatz 62 bzw. den Gefässhals 63 herumgelegten Bändern 65 besteht, welche den Rahmen fest in seiner Lage halten.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Projektionsglühlampe ist der Ellipsoidspiegel der Rückwand 74 bei sonst gleichen Gefässabmessungen dadurch grösser als bei der Lampe in Fig. 4, 5 und 6, dass sie keinen Domfort- ; atz besitzt und einen Hals 73 aufweist, der nicht zylindrisch wie in Fig. 4, 5 und 6 sondern auf der Rückseite abgeflacht ist. Diese Lampe wird nur in hängender Lage, d. h. mit dem Sockel oben, gebrannt. Der Leuchtkörper 72 ist der gleiche wie der Leuchtkörper in den Fig. 1, 3, 4 und 5. Durch das Fortlassen des Domfortsatzes Ist auch der sphärische Spiegel 78 auf der Gefässvorderwand 71 grösser als in Fig. 5. 79 ist das Fenster in der Vorderwand 71 für das Projektionsstrahlenbündel.
Die Scheitelzone der ellipsoidförmigen Rückwand 74 des Gefässes trägt einen sichtbares Licht reflektierenden und für Infrarotstrahlung durchläs- ; gen Überzug 76, während die verbleibende Zone der ellipsoidförmigen Rückwand 74 einen metallischen Spiegelbelag 75 aufweist.
Es ist zweckmässig, die auf der Aussenseite des Gefässes befindlichen metallischen Reflexionsbeläge 55 md 58 in Fig. 4, 5 und 6 mit einem Schutzüberzug zu versehen, der auch den Domfortsatz 62 und den Ge- 'ässhals 63 bedecken kann. Auch die Beläge 75, 76 und 78 in Fig. 7 können einen Schutzüberzugtragen,
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der sich auch auf den Gefässhals 73 erstrecken kann.
Die dargestellten Projektionsglühlampen sind mit einer Gasfüllung von etwas geringerem oder auch eine Atmosphäre übersteigendem Druck versehen. Als Füllgas können Argon und Stickstoff, Krypton, Xenon verwendet sein, und die Gasfüllung kann zur Erzielung besonderer Wirkungen auch noch andere Zusätze wie beispielsweise Wasserstoff oder Jod enthalten. Die Lampen können auch einen der bekannten Getterstoffe enthalten.
An Stelle des gewendelten Leuchtkörpers können die Lampen auch einen von einem dünneren Draht überwickelten Wolframdraht als Leuchtkörper enthalten. An Stelle einer Wolfram-Einfachwendel kann auch eine Doppelwendel vorhanden sein. Der Leuchtkörper kann auch aus mehreren, zweckmässig parallel zueinander angeordneten Wendelschenkeln bestehen.
Die Fenster 59 und 79 für das Projektionsstrahlenbündel können mit einem Infrarotstrahlung reflektie- renden und für sichtbares Licht durchlässigen Belag versehen sein, so dass der Anteil an Infrarotstrahlung im Projektionsstrahlenbündel noch weiter vermindert wird.
An Stelle der Ellipsoidform kann für die Spiegel 13, 23 und 33 bzw. die Gefässrückwand der Lampen in Fig. 4, 5, 6 und 7 auch eine andere für die jeweils gewünschte Strahlenbündelung geeignete Gestalt, vorzugsweise eine Rotationsfläche, vorgesehen sein.
PATANTANSPRÜCHE :
1. Projektionseinrichtung mit geringem Raumbedarf, insbesondere für Heimprojektionsapparate, mit einer zusammengedrängten Lichtquelle und einer einen Hohlspiegel bildenden Spiegelanordnung, welche die auftreffende sichtbare Strahlung unmittelbar in das Bildfenster wirft, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegelfläche aus Zonen zusammengesetzt ist, von denen die eine ein hohes Reflexionsvermögen für sichtbare Strahlung und grosse Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung aufweist und die andere Zone ein hohes Reflexionsvermögen sowohl für sichtbare Strahlung als auch für Infrarotstrahlung besitzt.
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Proj ection facility
The invention relates to devices for projecting still or moving images and is concerned in particular with measures for preventing overheating of the image material in the image window.
For this purpose, a relatively large, stationary projection device with a
High-intensity arc lamp, a concave mirror, a deflecting mirror and a condenser have already been proposed to provide the deflecting mirror with a coating which allows infrared radiation to pass through and which reflects visible light. An absorption surface is attached behind the deflecting mirror, which absorbs the filtered infrared radiation and dissipates it by air or water cooling.
This way of preventing overheating of the image material in the image window is useful for stationary apparatus in which a bulky structure and complex water cooling are not important.
However, the construction described is not suitable for movable projection devices, in particular for portable home projection apparatus. In order to save space, the concave mirror in these devices is designed in such a way that it simultaneously acts as a condenser and throws the radiation falling on it from the light source into the image window without intermediate imaging and without deflection.
In order to avoid overheating of the image material in the image window in such projection devices with little space requirement, especially for home projectors, it has already been proposed not to provide the condenser concave mirror with a metallic mirror layer but instead with a coating that reflects visible light and is transparent to infrared radiation. Such coatings consist of a base layer and interference filter layers. For the base layer, germanium, silicon, antimony sulfide or selenium are used, which have a high reflectivity for visible radiation and high permeability for infrared radiation. The interference filter layers increase the reflectivity of the composite coating.
They consist of a number of superimposed films, each of which has a thickness of only a quarter or a small odd multiple of a quarter of a wavelength, which is expediently selected from the visible range of maximum radiation intensity of the light source used. It is clear that such filter sheets must be manufactured very carefully. because they do not work in the desired way if the thickness of the individual films is not maintained uniformly and precisely.
It has been shown that applying such interference filter layers to curved surfaces is extremely difficult. The greater the curvature of the surface and the larger the curved surface, the more difficult it is to apply the films to the entire surface with a uniform thickness. It is just as difficult to produce the films on a large number of identical curved objects in the same quality from piece to piece.
The aim of the invention is to avoid these difficulties and, in modern projection apparatuses of compact design, to keep the heat emitted by the light source away from the picture window without the need to enlarge these apparatuses. By avoiding the harmful heat effect, it should be possible to use light sources of higher power in these projection apparatus without endangering the image film due to the increased heat radiation from the light source.
The invention is based on a projection device with little space requirement, in particular for home projection apparatus, with a compacted light source and a mirror arrangement forming a concave mirror, which throws the incident visible radiation directly into the picture window.
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are. The electrodes of the high-pressure lamp 21 are arranged in the optical axis XX of the ellipsoidal mirror 23 such that a focal point of the ellipsoidal mirror 23 lies in the discharge arc. The second focal point is roughly in the image window of the projector.
The ellipsoid mirror 23 consists of a glass carrier 24 with a metallic mirror layer 25 and a shell 2 * 7, which has a coating 26 that reflects visible light and is transparent to infrared radiation. The mirror 23 has a central opening for the lamp 21. The metal coating 25 is located on an approximately ring-shaped zone of the glass carrier 24 immediately surrounding the opening mentioned. The shape of the shell 27 hugs the glass carrier and covers the coating-free, likewise approximately annular zone of the glass support. The metallic mirror covering 25 and the coating 26 together form an ellipsoidal condenser mirror surface.
In this construction, too, the coating 26, which reflects visible light and is permeable to infrared radiation, lies in an area of the strongest radiation intensity of the xenon high-pressure discharge lamp 21, so that a substantial proportion of the infrared radiation emitted by the lamp 21 and falling on the ellipsoid mirror passes through the glass substrate 24, the Coating 26 and the glass shell 27 passes through and is filtered out in this way from the projection beam. This rules out any harmful overheating of the film.
The shell 27 is composed of four parts in such a way that the dividing lines 28 between the parts are equally spaced from one another and that each dividing line forms a plane with the optical axis. In this way, all parts have the same shape and size.
In Fig. 3, l denotes a projection incandescent lamp similar to that shown in Fig. 1, which is arranged with respect to the optical axis XX as in Fig. 1. The glass carrier 4 and the metallic mirror coating 5 of the ellipsoidal mirror 33 correspond to the glass carrier 4 and the Metal coating 5 of the ellipsoidal mirror shown in FIG. 1. The window in the apex zone of the glass carrier 4 has a visible light reflecting and infrared radiation permeable coating 36. In this construction, too, the zone with the infrared permeable coating 36 is in the range of the maximum radiation intensity of the flat helix 2, so that a large proportion of the from the helix 2 emitted infrared radiation is filtered out of the projection beam and harmful overheating of the image film is excluded.
In the incandescent projection lamp shown in FIGS. 4, 5 and 6, the rear wall of the vessel 54 forms the ellipsoidal mirror. The luminous element 42 is a flat helix which is arranged with respect to the optical axis XX in the same way as the helix 2 in the fly. 1 and 3. The front wall of the vessel 51 is spherical in shape, and the center of this spherical surface coincides with the focal point of the ellipsoidal surface of the rear wall 54 of the vessel located in the luminous element. In the middle of the spherical front wall 51 there is a window 59 for the projection beam. The vessel has a dome-like extension 62 above the luminous element 42, which is known to be carried by power supply lines 60 which are fused into a pinch foot 61.
The ellipsoidal rear wall 54 of the vessel is provided on the outside with an approximately ring-shaped metal coating 55 which adjoins the outer metal coating 58 of the front wall 51. The apex zone of the ellipsoidal rear wall 54 is covered on the outside by the shell 7. The shell 7 consists of two halves 7a and 7b which are assembled after the coating 6 has been applied to the concave side of the shell. The coating consists of a base layer made of germanium or silicon and interference filter layers with high reflectivity for visible radiation and high permeability for infrared radiation.
The assembled shell 7 can be attached to the vessel by means of an adhesive or, for example, by means of a holding device indicated in FIG. 5, which consists of a frame 64 and two straps 65 placed around the dome extension 62 or the vessel neck 63, which firmly hold the frame in its Hold position.
In the incandescent projection lamp shown in FIG. 7, the ellipsoidal mirror of the rear wall 74 is larger than in the case of the lamp in FIGS. atz and has a neck 73 which is not cylindrical as in Figs. 4, 5 and 6 but flattened on the back. This lamp is only used in a hanging position, i.e. H. with the base on top, fired. The luminous element 72 is the same as the luminous element in FIGS. 1, 3, 4 and 5. By omitting the dome process, the spherical mirror 78 on the front wall of the vessel 71 is larger than in FIG. 5. 79 is the window in the front wall 71 for the projection beam.
The apex zone of the ellipsoidal rear wall 74 of the vessel carries a visible light reflecting and translucent for infrared radiation; gene coating 76, while the remaining zone of the ellipsoidal rear wall 74 has a metallic mirror coating 75.
It is advisable to provide the metallic reflective coatings 55 and 58 in FIGS. 4, 5 and 6 located on the outside of the vessel with a protective coating which can also cover the dome extension 62 and the neck 63 of the vessel. The coverings 75, 76 and 78 in Fig. 7 can also have a protective coating,
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which can also extend onto the neck of the vessel 73.
The projection incandescent lamps shown are provided with a gas filling of a slightly lower pressure or a pressure exceeding one atmosphere. Argon and nitrogen, krypton, xenon can be used as filling gas, and the gas filling can also contain other additives such as hydrogen or iodine to achieve special effects. The lamps can also contain one of the known getter substances.
Instead of the coiled filament, the lamps can also contain a tungsten wire wrapped in a thinner wire as a filament. Instead of a single tungsten filament, a double filament can also be used. The luminous element can also consist of several helical legs, expediently arranged parallel to one another.
The windows 59 and 79 for the projection beam can be provided with a covering which reflects infrared radiation and is permeable to visible light, so that the proportion of infrared radiation in the projection beam is further reduced.
Instead of the ellipsoidal shape, the mirrors 13, 23 and 33 or the rear wall of the vessel of the lamps in FIGS. 4, 5, 6 and 7 can also have another shape, preferably a surface of revolution, which is suitable for the particular desired beam bundling.
PATANT CLAIMS:
1. Projection device with little space requirement, especially for home projectors, with a crowded light source and a mirror arrangement forming a concave mirror which throws the incident visible radiation directly into the picture window, characterized in that the concave mirror surface is composed of zones, one of which is high Has reflectivity for visible radiation and high transmittance for infrared radiation and the other zone has high reflectance for both visible radiation and infrared radiation.