Осветительная система для проектора

 

Изобретение относится к оптическим системам с отражающими поверхностями и преломляющими компонентами и позволяет повысить световой поток путем увеличения коэффициента использования энергии источника излучения, а также уменьшить выходной тепловой поток осветительных систем проекторов. Оптическая система содержит эллипсоидный отражатель 1 с внутренним интерференционным покрытием и с соотношением полуосей 1,5 а : b 2, в первом фокусе FI которого размещен источник 2 излучения, а второй фокус Fa расположен за плоскостью выходного зрачка с апертурным углом U2 90°, а также четырехлинзовый конденсор 4 с величиной углового поля зрения, равной удвоенному апертурному углу эллипсоидного отражателя 1, и теплофильтр 5, установленный между третьим и четвертым компонентами конденсора 4. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g G 03 В 27/54

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Г (21) 4775182/10 (22) 29.12.89 (46) 23.06.92, Бюл. ¹ 23 (75) М. Ю. Гаврилюк (53) 535.824(088.8) (56) Бегунов Б. Н. Геометрическая оптика.—

М,: МГУ 1961, с. 228 — 229.

Патент США N 3702395, кл. F 21 V 13/04, опублик. 1972. (54) ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

П P0E KTOPA (57) Изобретение относится к оптическим системам с отражающими поверхностями и преломляющими компонентами и позволяет повысить световой поток путем увеличения коэффициента использования энергии источника излучения, а также уменьшить,, ЫЛ,, 1742778 А1 выходной тепловой поток осветительных систем проекторов. Оптическая система содержит эллипсоидный отражатель 1 с внутренним интерференционным покрытием и с соотношением полуосей 1,5 а: b 2, в первом фокусе Fi которого размещен источник 2 излучения, а второй фокус Fz расположен за плоскостью выходного зрачка с апертурным углом Uz < 900, а также четырехлинзовый конденсор 4 с величиной углового поля зрения, равной удвоенному апертурному углу эллипсоидного отражателя 1, и теплофильтр 5, установленный между третьим и четвертым компонентами конденсора 4. 6 ил, 1742778

Изобретение относится к оптическим системам с отражающими поверхностями и преломляющими компонентами, предназначенными для освещения объектов.

Известна осветительная система, со- 5 держащая эллипсоидный отражатель, в первом фокусе которого расположен источник света, а поток излучения от источника света собирается во втором фокусе отражателем.

Недостатком данной оптической систе- 10 мы является то, что ограниченные размеры отражателя не позволяют направить значительный процент излучения на освещаемый обьект, размещенный между источником и вторьил фокусом зллипсоидного стра>кате- 15 ля.

Наиболее близкой по технической .сущности к изобретению является оптическая система для высокаинтексивнаго источника света, содержащая эллипсоидкый стража- 20 тель, в первом фокусе которого расположена ксеноновая дуговая проекционная лампа, отраженные от стра>кателя лучи собираются во втором фокусе, в ко —î,ðîì распола>кек ограничитель с отверстием, 25 откуда, KBK из ковога источника, лу1и под определенным апертурным углом попадают на конденсатор, состоящий из . рех каь1пакентав, собираются и направляются на освещаемый предмет, 30

Недостатком известной осветительной системы является использование только центральчых лучей от источника света с апертурными углами 25 < 2 0г < 85О, Вследствие чего конденсатор, состоящий из двух 35 плосковыпуклых и одной двояковыпуклой линз, собирает расходящийся световой поток лишь пад углом 90, Целью изобретения является повышение светового потока путем увеллчения ко- 40 эффициента использования энергии источника излучения, а также уменьшение выходного теплового потока.

Указанная цель достигается тем, что в осветительной системе, содержащей распо- 45 ложенные на оптической оси эллипсоидный отражатель, источник света, размещенный в его первом фокусе, и конденсор, при этом второй фокус эллипсаидного отражателя располо>кен за его выходкым зрачком, а ве- 50 личина углового поля зрения конденсара равна удвоенному апертурному углу эллипсоидного отражателя, на внутреннюю поверхность эллипсоидного отражателя нанесено интерференционное покрытия, а 55 соотношение полуосей эллипсоидного отражателя составляет1,5 а: b 2 при этом выходной апертурный угол эллипсоидного отражателя Ог 90o а конденсатор выполнен из четырех компонентов, третий и четвертый из которых выполнены в виде плосковыпуклых линз, между которыми размещен введенный тепловой фильтр.

На фиг. 1 представлена оптическая схема осветительной системы; на фиг. 2 — эллипсоидный отражатель, сечение; на фиг. 3 — ход лучей в эллипсаидном отражателе с апертурным углом 0г > 90; на фиг. 4-6— эллипсоидные отражатели с соотношениями большой и малой полуосей соответственно (а; b) 1;1,15;1;2, 1:3 и с конусными углами

Р, внутри которых отраженкые лучи рефлекса не попадут в фокус Рг.

Осветительная система содержит эллипсаидный отра>катель 1 с иктерференцианныM зеркальным покрытием, исгачкик 2 излучения, нить накаливанля которого размещена в первом фокусе F«, отражателя 1, во втором фокусе Е которо -а формируется действительное изображение 3 нити накаливания исгачкика 2 излучения, а TQK>I<0 четырехлинзовый кскденсар 4 и теплофильтр

5. Обьект 6 располагают за кокденсором 4 и просвечивают пучкам лучей, распространяющемся в переднем 01 и заднем U2 апертурных углах, 31липсоидкый огра>катель 1 выполнен с иктерферекциаккым пакрыпгием с coGTHOшением полуосей 1,5 а: а < 2 и с сечением, выполненным перпендикулярно главной оптлческай оси, причем фокус Fz расположен за плоскостью выходного зрачка с. апертурным углом Бг 90 . Интерференционнае зеркальное покрытие рефлектора пропускает наружу тепловые инфракрасные лучи источника 2, а теплофильтр 5, расположеккыл вну.гри канденсара 4 между третим и IeTBPpTblM его компонентами, поглощае оставшиеся инфракрасные лучи, вследствие чего пред лет 6 не будет падвер>кен тепловому перегреву.

Если отверстие эллипсоиднаго стра>кателя 1 (фиг. 3) выполнить так, чтобы второй фокус Ег сказался внутри, то те лучл, которые отразятся от его зеркальной поверхности, распалс>кенной за плоскастыс i11-п, проведенной через второй фокус Ег, отразятся второй раз от поверхности эллиг1соида и па законам отра>кения попадут снова на нить источника 2 излучения и будут толька ее перегревать, Чтобы ни один луч. вышедший из Рг, не вернулся снова на источник 2 излучения, необходимо отверстие эллипсоида ", выполнить так, чтобы его плоскость прошла BG3ile второго фокуса Рг, а ок оказался снаружи данной плоскости, или апертурный угол эллипсаидкого отражателя 1 должен быть & < 90 .

1742778

55

Если в эллипсоиде совместить два фокуса, он превращается в шаровую поверхность. При удалении фокусов увеличивается сплюснутость и длина эллипсоида по большой полуоси будет увеличиваться.

Практически следует использовать эллипсоид с отношением полуосей 1,5 < а:Ь

< 2. При а:b < 1,5 большой процент излучения источника 2 будет бесполезно теряться, так как световой поток, выходящий в телесном угле 180 — U> эллипсоида 1 (фиг, 4) при прохождении через линзы конденсора 4 по законам преломления не попадает на освещаемый предмет 6, за исключением малого участка приосевых лучей, идущих параллельно главной оптической оси эллипсоида

1 и конденсора 4 (фиг. 1).

Так как источник 2 излучения, расположенный в первом фокусе F>, не является точечным, то при а:b больше 2 длина эллипсоидного отражателя 1 откажется значительной, по сравнению с размерами эллипсоида 1 (фиг. 4 и 6) сходимость лучей во втором фокусе F2 будет ухудшаться и конденсор 4 не сможет их собрать под углом

30 и направить на освещаемый предмет 6.

С другой стороны увеличатся потери световой энергии источника 2 по той причине, что его нить расположена в стеклянном баллоне, который вводится внутрь эллипсоида 1 через отверстие D (фиг. 4 — 6) и крепится в патроне. Так как это отверстие D имеет определенные размеры; то световые лучи, идущие от F> к точке D попадут в конус тени с углом Р, т,е. не могут быть полезно использованы Чем больше отношение а:Ь, тем ближе располо>кен фокус F> к отверстию D, эллипсоида 1 и тем больше будет конус тени с углом Р, что приведет к уменьшению коэффициента полезного действия эллипсоида 1. На фиг. 4 — 6 изображены эллипсоиды 1 одинаковой длины по главной оптической оси с соотношением большой и малой полуоси 1:1,5; 1:2; 1:3 и показано как изменяется конус тени с углом Р при изменении длины большой и малой полуоси при одинаковых размерах стеклянного баллона источника 2 излучения. При этом сходимость отра>кенных лучей в фокусе Р2 неудовлетворительная из-за большого удаления F> от Ег и

5 сплюснутости эллипсоидного отражателя 1.

При увеличении отношения а:b угол Р быстро возрастает, так как фокус F> приближается к точке D.

10 При работе оптической осветительной системы лучи от источника 2 излучения, отраженные от рефлектора, собираются во втором его фокусе Fz (фиг. 1) и выходят из него, как из нового действительного источ15 ника 3 излучения под углом.< 180 . Этот расходящийся пучок лучей попадает нг линзы конденсора 4, которые последовательно, сужая его сходящимся пучком под углом

30, направят на освещаемый предмет 6.

20 При помощи объектива изображение предмета, освещенного мощным световым сходящимся пучком, можно спроектировать на экран (не показано).

Формула изобретения

Осветительная система для проектора, содержащая расположенные на оптической оси эллипсоидный отражатель, источник света, размещенный в его.первом фокусе, и

30 конденсор, при этом второй фокус эллипсоидного отражателя расположен за его выходным зрачком, а величина углового поля зрения конденсора равна удвоенному апертурному углу эллипсоидного отражателя, 35 отличающаяся тем, что, с целью повышения с-= TOBoco потока путем увеличения коэффициента использования энергии источника излучения, а также уменьшения выходного теплового потока, 40 на внутреннюю поверхность эллипсоидного отражателя нанесено интерференционное покрытие, а соотношение полуосей эллипсоидного отражателя составляет 1,5 < а:b < 2, при этом выходной апертурный угол эллипсо45 идного отражателя Uz < 90, а конденсор выполнен из четырех компонентов, третий и четвертый из которых выполнены в виде плосковыпуклых линз, между которыми размещен введенный тепловой фильтр.

1742778

1742778 аАМ

Риг. 5

40

50

Составитель С. Ш игалович

Техред М.Моргентал Корректор M,Màêcèìèøèíåö

Редактор Н.Рогулич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2284 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5