Конденсор

 

Изобретение относится к оптическим приборам, предназначенным для собирания световых лучей, идущих от источника света, и направления их на проецируемый предмет. Сущность изобретения: Устройство содержит расположенные последовательно вдоль оптической оси эллипсоидное и сферическое зеркала, повернутые вогнутыми зеркальными поверхностями друг к другу, внеосевое эллипсоидное зеркало и кадровое окно, причем первый фокус эллипсоидного зеркала совпадает с центром кривизны сферического зеркала. Дуговая лампа расположена соосно с оптической осью конденсора в первом фокусе эллипсоидного зеркала. Первый фокус внеосевого эллипсоидного зеркала совмещен со вторым фокусом эллипсоидного зеркала, а кадровое окно смещено относительно второго фокуса внеосевого эллипсоидного зеркала вдоль оптической оси конденсора в направлении внеосевого эллипсоидного зеркала. 1 ил.

Изобретение относится к оптическим приборам, предназначенным для собирания (концентрирования) световых лучей, идущих от источника света, и направления их на проецируемый предмет.

Известна оптическая схема конденсора, содержащая простой эллипсоидный отражатель, передний фокус которого совмещается с дуговым разрядом лампы, а во втором фокусе помещается кадровое окно [1] Дуговая лампа располагается соосно с оптической осью эллипсоидного отражателя. Недостатками такой оптической схемы можно считать малые углы охвата, неравномерность освещенности в кадровом окне и большие углы падения светового потока на кадровое окно, что делает практически невозможным применение такой схемы для конденсатора видеопроектора, в котором угол падения пучка на плоскость модулятора не должен превышать 5-7^о.

Наиболее близким по принципу действия является конденсор, содержащий расположенные последовательно вдоль оптической оси эллипсоидное и сферическое зеркало, повернутые вогнутыми зеркальными поверхностями друг к другу, кадровое окно и дуговую лампу, расположенную с оптической осью конденсора, причем первый фокус эллипсоидного зеркала совпадает с центром кривизны сферического зеркала [2] Подобная оптическая схема конденсора позволяет увеличить угол охвата и уменьшить неравномерность освещенности в кадровом окне. Однако углы падения световых лучей на кадровое окно хотя и уменьшаются, но по прежнему не достигают требуемых для видеопроекторов величин. Уменьшение расходимости может быть достигнуто за счет увеличения расстояния между эллипсоидным зеркалом и кадровым окном. Однако при этом возрастет увеличение эллипсоидного зеркала и, следовательно, при неизменных размерах кадрового окна уменьшится величина светового потока, попавшего в кадровое окно.

Изобретение направлено на уменьшение неравномерности освещенности и расходимости светового потока в кадровом окне.

Указанный технический результат достигается тем, что в конденсор, содержащий расположенные последовательно вдоль оптической оси эллипсоидное и сферическое зеркала, повернутые вогнутыми зеркальными поверхностями друг к другу, кадровое окно и другую лампу, расположенную соосно с оптической осью конденсора, причем первый фокус эллипсоидного зеркала совпадает с центром кривизны сферического зеркала, дополнительно введено внеосевое эллипсоидное зеркало, расположенное между сферическим зеркалом и кадровым окном, причем первый фокус внеосевого эллипсоидного зеркала совмещен со вторым фокусом эллипсоидного зеркала, а кадровое окно смещено относительно второго фокуса внеосевого эллипсоидного зеркала вдоль оптической оси конденсора в направлении внеосевого эллипсоидного зеркала.

Кроме того, при использовании экономичных по потреблению металлогалогенных ламп с непрозрачной дугой конденсор выполнен без сферического зеркала, а угол охвата эллипсоидного зеркала увеличен.

На чертеже приведена оптическая схема конденсора.

Конденсор содержит эллипсоидное зеркало 1, сферическое зеркало 2, дуговую лампу 3, внеосевое эллипсоидное зеркало 4, кадровое окно 5.

Эллипсоидное зеркало 1 и сферическое зеркало 2 повернуты вогнутыми зеркальными поверхностями друг к другу. Центр кривизны С сферического зеркала 2 совпадает с первым фокусом F₁ эллипсоидного зеркала 1 с самой яркой точкой дуги дуговой лампы 3, ось которой совпадает с осью эллипсоидного зеркала 1. Второй фокус F₂ эллипсоидного зеркала 1 совпадает с первым фокусом F₃ внеосевого эллипсоидного зеркала 4. Кадровое окно 5, в котором у видеопроекторов располагается модулятор светового потока, например ЖК-модулятор, смещено относительно второго фокуса F₄ внеосевого эллипсоидного зеркала 4 по направлению к последнему на некоторое расстояние.

Конденсор работает следующим образом.

Эллипсоидное зеркало 1 направляет часть светового потока дуговой лампы 3, попавшего на его поверхность, в свой второй фокус F₂ и формирует там изображение дуги. Часть светового потока дуговой лампы 3, попавшего на сферическое зеркало 2, после отражения от него переотражается эллипсоидным зеркалом 1 во второй фокус последнего F₂ и также участвует в формировании изображения дуги. Зеркала 1 и 2 практически полностью охватывают телесный угол, в котором распространяется излучение дуговой лампы 3, и практически весь световой поток участвует в формировании изображения дуги во втором фокусе эллипсоидного зеркала F₂. Использование сферического зеркала 2 обеспечивает уменьшение разброса зональных увеличений эллипсоидного зеркала 1 по сравнению с использованием одиночного эллипсоидного зеркала, также полностью охватывающего телесный угол излучения дуговой лампы 3. За счет этого удается увеличить концентрацию светового потока в фокусе F₂. Внеосевое эллипсоидное зеркало 4 переносит изображение дуги из своего первого фокуса F₃ во второй фокус F₄. За счет того, что кадровое окно 5 смещено по направлению внеосевого эллипсоидного зеркала 4, распределение освещенности в кадровом окне становится более равномерным. При этом, как показывают расчеты и проведенные эксперименты, величина светового потока, попавшего в кадровое окно, увеличивается по сравнению со случаем расположения кадрового окна во втором фокусе внеосевого эллипсоида F₄. Величина расходимости светового потока в кадровом окне определяется величинами светового диаметра внеосевого эллипсоидного зеркала, размерами кадрового окна и расстоянием между ними и в описываемом конденсоре значительно уменьшена по сравнению с прототипом и может достигать 5-7^о.

Оптическая схема конденсора может быть применена с дуговой лампой, имеющей прозрачный дуговой разряд, например, с ксеноновой лампой.

При использовании дуговой лампы с непрозрачной дугой, например, более экономичной по энергопотреблению металлогалогенной лампы, сферическое зеркало 2 предлагается из схемы исключить, а эллипсоидное зеркало 1 выполнить более глубоким, обеспечивающим более полный охват телесного угла излучения дуговой лампы.

Формула изобретения

КОНДЕНСОР, содержащий расположенные последовательно вдоль оптической оси эллипсоидное и сферическое зеркала, повернутые вогнутыми зеркальными поверхностями друг к другу, дуговую лампу, расположенную соосно с оптической осью конденсора, и кадровое окно, причем первый фокус эллипсоидного зеркала совпадает с центром кривизны сферического зеркала и самым ярким участком дуги дуговой лампы, отличающийся тем, что в него введено внеосевое эллипсоидное зеркало, расположенное между сферическим зеркалом и кадровым окном, причем первый фокус внеосевого эллипсоидного зеркала совмещен с вторым фокусом эллипсоидного зеркала, сферическое зеркало установлено с возможностью вывода его из хода лучей, а кадровое окно смещено относительно второго фокуса внеосевого эллипсоидного зеркала вдоль оптической оси конденсора в направлении внеосевого эллипсоидного зеркала.

РИСУНКИ

Рисунок 1