DD207826A3

DD207826A3 - Reflektorsystem fuer beleuchtungsoptiken

Info

Publication number: DD207826A3
Application number: DD24213382A
Authority: DD
Inventors: Christfried Symanowski; Gerd Rieche; Hermann Leipold
Original assignee: Christfried Symanowski; Gerd Rieche; Hermann Leipold
Priority date: 1982-08-02
Filing date: 1982-08-02
Publication date: 1984-03-14
Also published as: DE3319562A1

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN REFLEKTORSYSTEM MIT HOHEM AUSNUTZUNGSGRAD DES STRAHLUNGSFLUSSES EINER STRAHLUNGSQUELLE UND DIENT D. AUSLEUCHTUNG VON BILD- ODER OBJEKTFELDERN ZU DEREN OPTISCHER UEBERTRAGUNG. DURCH DIE ERZEUGUNG EINER SEKUNDAEREN STRAHLUNGSQUELLE MIT VERGROESSERTEM LEUCHTFELD IST DIE VERWENDUNG DES REFLEKTORSYSTEMS IN GERAETEN ZUR STRUKTURERZEUGUNG AUF HALBLEITERSUBSTRATSCHEIBEN BESONDERS GEEIGNET. DAS REFLEKTORSYSTEM NUTZT DEN VOLLSTAENDIGEN RAUMWINKELBEREICH DER RUNDUMABSTRAHLUNG EINER STRAHLUNGSQUELLE ZUR AUSLEUCHTUNG DER OBJEKT- UND BILDFELDER, DABEI WERDEN IM SEKUNDAEREN BRENNPUNKT F TIEF 1' AUCH KLEINE, SONST FEHLENDE APERTURWINKEL, DIREKT UND INDIREKT IN DEN SEKUNDAEREN BRENNPUNKT F TIEF 1' ABGEBILDET.

Description

24 2 133 5

Titel der Erfindung;: '.

Reflektorsystem für Beleuchtungsoptiken .

' Anwendungsgebiet der Erfindung;:· - . ..

Die Erfindung betrifft ein Reflektorsystem mit hohem Ausnutzungsgrad des Strahlungsflusses einer Strahlungsquelle und dient der Ausleuchtung von Objekt- oder Bildfei· . dern zu deren optischer Übertragung.

-' Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: ' · 3eleuch'tungs sy sterne mit dioptrischen Kondensoren, die einen in Strahlungsriciitung weisenden räumlichen Strahlungskegel und einer der Strahlungsrichtung entgegengesetzt gerichteten Strahlungskegel über einen sphärischen Hilfsspiegel nutzen, sind im allgemeinen bekannt. Leucht-' feldgrößs und Apertur begrenzen dabei den Lichtfluß, der damit für spezielle Anwendungsfälle zu gering ist. Um einen größeren Lichtfluß zu erreichen und die tonnenför- · mige Rundumabstrahlung der Strahlungsquelle zu nutzen, wird bekanntermaßen ein Ellipsoidreflektor eingesetzt, der die'entlang der optischen Achse des Reflektors angeordnete Strahlungsquelle, die ihre Haupt Strahlrichtung senkrecht zur optischen Achse hat glockenförmig umgibt. Die im primären Brennpunkt des Ellipsoids befindliche Strahlungsquelle wird im secundären Brennpunkt als 'secundäre Strahlungsquelle mit einem vergrößerten Leuchtfeld abgebildet. Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist

4033

242 133 5

das Fehlen der Aperturwinkel, die durch die Öffnung im Ellipsoidscheitel, die Begrenzung der Abstrahlung und die -Gestalt der Strahlungsquelle bedingt ist. Weiterhin sind Reflektorsysterne kurzer Baulänge bekannt, bei denen ein eingeschränkter Abstrahlwinkelbereich der. Strahlungsquelle über einen Ellipsoidreflektcr in die secundäre Strahlungsquelle abgebildet wird. Der Bereich kleiner Abstrahlwinkel in Strahlrichtung wird über einen sich anschließenden Reflektorteil ellipsenförmiger Gestalt mit von der optischen Achse stark abweichender Achse des Ellipsoidschnittes, in Richtung der optischen Achse über einen Kegelspiegel, der notwendig im Innenraum des Reflektors angeordnet ist, zur secundären Strahlungsquelle reflektiert. Dabei ist der Durchmesser des Kegel- .spiegeis so groß, daß er den äquivalenten Abstrahlwinkelbereich entgegengesetzt, zur Strahlrichtung abschattet. . Um aber diesen Abstrahlwinkelbereich ebenfalls .zu erfassen schließt sich an den Ellipsoidreflektorteil· im äquivalenten Abstrahlwinkelbereich ein sphärischer Reflektorteil an, wobei der Krümmungsmittelpunkt im primären Brennpunkt des Ellipsoids liegt. Dadurch wird die auf diesen Reflektoranteil fallende''Strahlung wieder reflektiert ·.und.gelangt nach nochmaligen Passieren der Strahlungsquelle auf den vorher beschriebenen ellipsenförmigen Reflek- torteil'und von diesem über den Kegeispiegel zur secundären Strahlungsquelle. Nachteilig -dabei ist, daß die Nutzung des durch den Kegelspiegel abgeschatteten' Abstrahlwinkelbereichesdurch den sphärischen Spiegel nur mit sehr geringer Effektivität erfolgt, da ein mit zunehmender ·· Lampenalterung größer werdender TransmissionsverLust bei der zusätzlichen zweimaligen Durchstrahlung des Lampenkolben auftritt, der Kolben als undefinierbares optisches Bauele- \ ment wirkt und die Reflexionsbedingungen nur für den primären Brennpunkt selbst erfüllt ist«

4033

242133 5

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, ein Hef lektorsystem. für Beleuchtungsoptiken zu schaffen, das den vollständigen Raumwinkelbereich der Rundumabstrahlung der Strahlungsquelle 'zur Ausleuchtung von Bild- und Ob.jektebenen nutzt und.eine strahlungsphysikalische optimale Übertragung des Strahlenflusses von der Strahlungsquelle zum sekundären Leuchtfeld gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung: . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reflektorsystem für Beleuchtungsoptiken zu schaffen, bei dem in einen sekundären Brennpunkt auch kleine Aperturwinkel abgebildet werden· . .

Diese Aufgabe wird bei einem Reflektorsystem für.Beleuchtungsoptiken, bestehend aus ineinander übergehenden Reflexionsflächen, die eine Projektionslampe, deren'mechanische Längsachse mit der optischen .Achse des Systems koaxial verlaufend angeordnet ist, glockenartig umgeben,.?«;., und das aufgefangene Strahlenbündel direkt in den sekun- " dären Brennpunkt leiten, in Richtung der Ausbreitung des ' Lichtes im wesentlichen konzentrisch zur optischen Achse aus einem. Kegelspiegel,·der hinter dem primären Brennpunkt angeordnet ist, dadurch gelöst, daß ein Ringreflektor in-der Uähe des sekundären Brennpunktes des -, Eliipsoidreflektorteiles mit den kleineren Halbachsen angeordnet ist, daß die Reflexionsflächen aus zwei miteinander verbundenen Ellipsoidreflektorteilen unterschiedlicher Halbachsen bestehen, deren primäre Brennpunkte auf der optischen Achse im wesentlichen zusammenfallen, daß deren sekundäre Brennpunkte auf der optischen Achse des Systems liegen und'' daß das von dem.. Ellipsoidref lektorteil mit den größeren . Halbachsen aufgefangene Strahlenbündel über-den Ringreflektor und den Kegelspiegel unter kleinen Einfällswinkeln Indirekt in den sekundären. Brennpunkt des Ellipsoidrefiektorteils mit den kleineren Halbachsen abgebildet wird»

4033

Ausführungs'beis'oiel: · , :

Die Erfindung soll-anhand nachstehender Figur näher be-' schrieben werden*

Die 'Figur zeigt das erfindungsgemäße Reflektorsystem für Beleuchtungsoptiken.

Der Ellipsoidreflektor 1 ist_; ein aus einem einzigen Stück .. bestehender Körper glockenförmiger Gestalt der aus zwei

Ellipsoidteilen E und E₂ unterschiedlicher Länge der , Halbachsen besteht und eine Lichtquelle 2 symmetrisch umgibt. Der Reflektor 1 besitzt eine kreisrunde Öffnung 3 durch die die Lichtquelle 2 in den Reflektor 1 hineinragt, Die mechanische Längsachse der Lichtquelle ist mit der optischen Achse 0-0' des Reflektorsystems identisch, die Lichtquelle 2 befindet'sich in den primären Brennpunkten F₁ und F^ der Ellipsoidteile E₁ und S₂, die im wesentlichen auf. der optischen Achse 0-0' zusammenfsll.en, In Lichtausbreitungsrichtung L, entlang der optischen Achse 0-0' ist der Lichtquelle 2 ein Kegelspiegel K und ein Ringreflektor R nachgeordnet, die symmetrisch zur optischen Achse 0-0' angeordnet sind. Der Kegelspiegel K ist den primären Brennpunkten F₁ und F₂, der Ringreflektor dem secundären Brennpunkt F ' nachgeordnet. Im primären Brennpunkt F₁ und F₂ des Ellipsoidreflek- ' tors 1 befindet sich die Lichtquelle 2 derart, daß ihre Hauptabstrahlrichtung senkrecht zur optischen Achse 0-0' 5 , orientiert ist'. Die Symmetrieachse des Ellipsoidreflektors-1 ist identisch mit der optischen Achse 0-0',, In der Ebene 4 des secundären Brennpunkt F„ ' bildet der Ellipsoidreflektorteil E₁ das - Leuchtfeld der Strahlungsquelle ab. Der Aperturwinkel des Leuchtfeldes der Ebene 4 im secundären"'Brennpunkt F„ ' zeigt, daß der in Lichtrichtung L weisende Abstrahlwinkelbereich·der Lichtquelle 2 im allgemeinen durch die sich anschließende, auf der Zeichnung nicht dargestellte Beleuchtungsoptik nicht voll nutzbar ist, da er die Ellipsoidtsile hoher Öffnung 'trifft " und im secundär.e.n Brennpunkt ?„'^! zu hohe Aperturen

242133 5

erzeugen würde..Der Sllipsoidteil Ξ ist so bestimmt, daß er einen bestimmten Leuchtfelddurchmesser mit einer bestimmten Apertur erzeugt. Der Abstrahlwinkelbereich in Richtung Ellipsoidreflektorscheitel S wird von S. voll zur Reflexion in den secundären Brennpunkt F. - . genutzt, während der Teil des Abstrahlwinkelbereiches in Richtung zu höheren Öffnungen des Ellipsoidreflektor.s 1 vom Ellipsoidreflektorteil E. nicht mehr erfaßt wird. An den Ellipsoidreflektorteil S. schließt sich der Ellipsoidreflektorteil Ep derart an, so daß die primären Brennpunkte F₁ und Po ^er Ellipsoidreflektorteile E. und Eo im wesentlichen identisch sind, und der secundäre Brennpunkt Fp' des Ellipsoidref lektorteils Ep auf der optischen · Achse 0-0.' in Lichtrichtung L dem secundären Brennpunkt F.' des Ellipsoidreflektorteils E. nachgeordnet ist, -Die vom Sllip3oidreflektorteil Ep'nach Fp¹ gerichteten. Strahlen werden in Richtung der optischen Achse 0-0' mittels Ringspiegel R reflektiert und auf dem Kege!spiegel K projeziert, der sich im Schattenbereich der Strahlungsquelle befindet. Der. Kegelspiegel K projeziert diese Strahlungsteile in den secundären Brennpunkt F' '. Diese vom Kegelspiegel K in den secundären Brennpunkt F₁H reflektierten -Strahlen zeigen die Aperturwinkel, die durch . die Abstrahlcharakteristik und Gestalt- der Strahlung?-' quelle sowie durch die Öffnung im Scheitel S des Ellipse-, idreflektorteils E 'fehlen« Die Gestaltung des Ellipsoidref lektors 1 mit den ~Ref lektorteilen E„ und E₂, des Ringreflektors R und des Kegeispiegels K sind nicht geometrisch voneinander abhängig, sondern' werden strahlungsphysi-.kaiisch optimiert. Der Kegelspdegel K besitzt einen .flachen Kegelwinkel, seine Flächennormale weist bereits an- nähernd in die Richtung des secundären Leuchtf.eldes wobei . nur' kleine Einfalls- und Reflexionswinkel' auftreten, dadurch werden auch windschiefe Strahlen aus dem- Leuchtfeld

35; der primären Brennpunkte F₁ und F₀ nahezu vollständig in das secundäre Leuchüfeld F/' über den KegeLspiegel K abgebildet.

LO33

Claims

242 133

Erfindungsanspruch:

Reflexionssystem für Beleuchtungsoptiken, bestehend aus ineinander übergehenden Reflexionsflächen, die eine Projektionslampe, deren mechanische Längsachse mit der optischen Achse des Systems koaxial verlaufend angeordnet ist, glockenartig umgeben und das aufgefangene Strahlenbündel direkt in den sekundären Brennpunkt leiten, in Richtung der.Ausbreitung der Strahlung^.im'wesentlichen konzentrisch zur optischen Achse^aus einem Kegelspiegel, der hinter dem. primären Brennpunkt.angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß ein Ringreflektorin der Nähe des sekundären'Brennpunktes des Ellipsoidreflekborteiles mit den kleineren Halbachsen angeordnet, ist, daß die Reflexionsflächen aus zwei miteinander verbundenen Ellipsoidreflektorteilen unterschiedlicher Halbachsen bestehen, deren primäre Brennpunkte auf der optischen Achse im wesentlichen zusammenfallen, daß deren sekundäre Brennpunkte auf der optischen Achse des Systems -liegen und daß das von dem Ellipsoidreflektorteil mit den größeren Halbachsen aufgefangene Strahlenbündel, über den, Ringreflektor und den Kegelsp'iegei unter kleinen Einfallswinkeln Indirekt in den sekundären Brennpunkt des Ellipsoidreflekt-orteils mit den kleineren Halbachsen abgebildet-wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

4033