Отражатель для проекционной системы Советский патент 1991 года по МПК G02B27/18 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к осветитель- но-проекционным устройствам проекторов изображений.

Цель изобретения - повышение равномерности освещенности.

На фиг.1 представлена оптическая схема проекционной системы с отражателем; на фиг.2 - внешний вид отражателя с наружной отражающей поверхностью; на фиг.З - то же, с внутренней отражающей поверхностью; на фиг.4 - параметры части профильной кривой отражателя; на фиг.5 - профили отражателя и расположенного за ним элемента проекционной системы; на фиг.б - график распределения расчетного относительного повышения освещенности точек светового диаметра проекционной системы при замене отражателя сферической формы изданный отражатель.

Отражатель 1 и источник света (лампа) 2 с помощью конденсора 3 формируют световой поток, направляемый на проецируемое изображение 4, например диапозитив, которое с помощью объектива 5 проецируется на экран 6.

Зеркальная поверхность отражателя 1 образована вращением вокруг оси, совмещенной с оптической осью 9, профильной крйвой.состоящей из двух расположенных между точками 7 и 8 симметрично относиО vj Ю О

тельно оптической оси 9 частей, каждая из которых описывается уравнением

п - 12

R Ro cos(-LLy-i) 0 ,

где R - радиус-вектор профильной кривой; Ro - начальный радиус-вектор профильной кривой, определяемый из соотношения

Ro (0,3-0,7) DCB,

где DCB - световой диаметр проекционной системы;

п - постоянный коэффициент, находящийся в пределах 1,2$ п 1,6

в- угол между радиусами-векторами R0 nR.

Точкой 0 (см.фиг. 1-3) обозначен центр полярных координат, совмещенный с нитью лампы 2. Угол охвата каждой части кривой определяется разностью углов втЖс и &ин. Коэффициент п определяет плавность изменения формы профильной кривой поверхности вращения. С увеличением значения п профильная кривая в большей степени отклоняется от окружности радиуса RO, при этом уменьшается концентрация света в отраженном потоке. С уменьшением значения п профильная кривая приближается к окружности радиуса Ro, а концентрация отраженного света увеличивается. Ход центральных( лучей 10-12, отраженных крайними и промежуточными участками частей профильной кривой, представлен на фиг.1. Отражатель 1 обеспечивает такое направление хода отраженных центральных лучей, при котором они не пересекают нить накаливания лампы 2, совмещенную с центром полярных координат, обеспечивая, тем самым уменьшение температуры нагрева нити накаливания и повышение срока службы лампы 2. Лучи 10 и 11, отраженные участком части профильной кривой с углом охвата от в мин до 0s (0,6-0,8) #тэкс, составляют с оптической осью 9 отражателя 1 меньшие углы по сравнению с лучами, отраженными сферическим отражателем, пересекая оптическую ось 9 на участке между лампой 2 и конденсором 3. Это дает возможность увеличить угол охвата отражателя 1 и более полно использовать световой поток по сравнению со сферическим отражателем. В результате повышается абсолютная величина освещенности экрана 6 проекционной системы. Лучи 12, отраженные участком части профильной кривой, расположенным возле оптической оси 9 отражателя 1. отклоняются в сторону от оптической оси 9, на края конденсорной линзы 3, увеличивая освещенность на краях экрана 6. За счет этого повышается равномерность освещенности экрана 6 проекционной системы.

Диапазон значений п от 1,2 до 1,6 определен исходя из требуемого распределения силы света в отраженном потоке, при котором наиболее полно используется световой

поток источника света для освещения проецируемого изображения, а также с учетом светового диаметра конденсорной линзы 3 и взаимного расположения источника света 2, конденсорной линзы 3 и отражателя 1.

0 При ,2 значительно уменьшается полезный угол охвата отражателя 1, так как центральные лучи 10 и 11, отраженные периферийным участком отражателя, будут направлены в сторону от конденсорной лин5 зы 3. При ,6 лучи 12, отраженные центральной частью отражателя 1, будут составлять с оптической осью углы более 45° и выйдут за пределы светового диаметра конденсорной линзы 3, что приведет к поте0 ре части отраженного светового потока.

Величина угла 0UiM 10-30° определяется в зависимости от принятого значения п и взаимного расположения источника света 2, конденсорной линзы 3 и отражателя 1.

5 Причем наибольшему значению п соответствует наименьшее значение угла &ин и наоборот.

С учетом значений углов &шн и $лакс угол охвата данного отражателя 1 составляет 1200 160°, тогда как сферический отражатель имеет угол охвата до 110°. Величина начального радиуса вектора R° определяет габаритные размеры отражателя 1 и выбирается с учетом размеров конденсорной линзы 3 и

5 лампы 2, используемой в качестве источника света. В первом приближении величина R0 может быть определена из соотношения Ro (0,3-0,7) DCB, где DCB - световой диаметр конденсорной линзы 3.

0 Уравнение

R Ro cos() Ф п - 1 .описывающее

части профильной кривой отражателя, удовлетворяет следующему условию, если в - угол между начальным радиусом-вектором RO и центральным лучом, совпадающим с радиусом-вектором R (см.фиг.4). направленным на какую-либо точку отражающей поверхности, то угол, образованный отраженным от этой точки лучом и радиусом-вектором RO, равен On, где п - постоянный коэффициент, находящийся в пределах 1,,6.

Выполнение данного условия для точечного источника света обеспечивает такой ход отраженных лучей, при котором они отклоняются от центра полярных координат, а сила света источника 2 после отражения уменьшается пропорционально величине п.

5

0

5

На фиг.6 представлен график расчетного относительного повышения освещенности (%) вдоль линии светового диаметра конденсорной линзы 3 (см фиг.5) проекционной системы в результате расчета осве- щенности точек Oi, b, с, d, e, расположенных на линии светового диаметра, создаваемой точечным источником света

Отражатель 1 может быть изготовлен с наружной отражающей поверхностью (см.фиг.2) например, из металла, пластмассы и др. или с внутренней отражающей поверхностью (см.фиг.3) из прозрачного материала (стекло, пластмасса). В обоих случаях исполнения профиль зеркальной поверхности описывается одним и тем же уравнением. В отражателе с внутренней отражающей поверхностью наружная поверхность выполняется в форме сферы (см.фиг.3), центр которой совпадаете цент- ром ополярных координат отражающей поверхности, а постоянный радиус сферы R1 выбирается из конструктивных соображений.

Основным при расчете формы отражаю- щей поверхности является определение оптимального значения коэффициента п

Формула изобретения

1. Отражатель для проекционной системы, содержащий зеркальную поверхность,

профильная кривая которой состоит из двух расположенных симметрично относительно оптической оси частей, начала радиусов векторов каждой из которых совмещены в одной точке на оптической оси, отличаю щ и и с я тем, что. с целью повышения равномерности освещенности каждая часть профильной кривой удовлетворяет соотношению

R RO cos( ) #l ;г1,

где R - радиус-вектор профильной кривой RO - начальный радиус-вектор профильной кривой, определяемый из соотношения

Ro (0,3 -0,7)Осв,

где DCB - световой диаметр проекционной системы;

п - постоянный коэффициент, находящийся в пределах 1,2 п 1,6,

В- угол между радиусами-векторами R0 и R, при этом начальный радиус-вектор R0 pacлположен под углом -п к оптической оси

2. Отражатель поп.1,отличающий- с я тем, что угол в между радиусами векторами RO и R для крайних точек каждой части профильной кривой находится в пределах от 0,™ Ю-300 до W 90°

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить равномерность освещенности. Зеркальная поверхность отражателя 1 образована вращением вокруг оси, совмещенной с оптической осью 8, профильной кривой, состоящей из двух расположенных симметрично относительно оптической оси 9 частей 7, 8, описываемых уравнением R = R_о^.[COS(N - 1/2)^.Θ]2/N - 1, где R - радиус-вектор профильной кривой

R_о - начальный радиус-вектор профильной кривой, определяемой из соотношения R_о = (0,3 - 0,7)D_св, где D_св - световой диаметр проекционной системы

N - постоянный коэффициент, находящийся в пределах 1,2≤N≤1,6, Θ - угол между радиусами-векторами R_о и R. Начала радиусов-векторов R_о и R совмещены в одной точке О, совпадающей с центром полярных координат, в котором располагается нить лампы. Значения углов Θ^мин и Θ*09м^акс определяют угол охвата отражателя 1, который может составить 120 - 160°, а величина начального радиуса-вектора R_о определяет габаритные размеры отражателя 1. 1 з.п. ф-лы. 6 ил.

9 П ц ЮЮ

Фиг/

r

см r

СО

i

С

Nj

I

ELH.OTP.-ELUP.OTP. 100 о/ Eicqj.orp.

го г.мм

Фиг.6