DE3786652T2

DE3786652T2 - Transmissions-Overhead-Projektor mit reduzierter Höhe.

Info

Publication number: DE3786652T2
Application number: DE87310370T
Authority: DE
Inventors: Dennis F C O Minnes Vanderwerf
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2007-11-26
Also published as: AU597751B2; US4741613A; NO875274D0; JPS63165837A; DE3786652D1; HK76894A; EP0272807B1; NO174645B; CA1330894C; AU8149187A; KR880008052A; YU232787A; NO875274L; EP0272807A2; NO174645C; EP0272807A3; BR8706817A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Transmissions- Overhead-Projektoren.

Stand der Technik

Transmissions-Overhead-Projektoren umfassen eine Lichtquelle, welche Licht zur einer Fresnel-Linseneinrichtung leitet und über diese verteilt, wobei diese sich direkt unterhalb einer Projektionsfläche befindet. Die Fresnel-Linseneinrichtung leitet das Licht durch ein Transparentbild, das sich auf der Projektionsflache befindet, zu einem Projektiv, das sich oberhalb der Projektionsfläche befindet. Das die Linse verlassende Licht wird dann unter Verwendung eines Spiegels auf eine vertikale Leinwand oder Wand reflektiert, auf welcher ein vergrößertes Bild des Transparentbilds betrachtet werden kann. Es ist seit langem ein Anliegen der Hersteller von Overhead-Projektoren, die Größe des Projektors zu reduzieren und hier insbesondere die Höhe des Basiselements, um die Portabilität zu verbessern.
Bei herkömmlichen Overhead-Projektoren mit einem direkten Lichtweg von der Lichtquelle zu der Fresnel-Linseneinrichtung, das heißt, mit einem nicht durch Spiegel gefalteten Lichtweg, muß die Lichtquelle eine erhebliche Entfernung von der Fresnel- Linseneinrichtung positioniert sein, aufgrund der Unfähigkeit der Fresnel-Linseneinrichtung von der Lichtquelle emittiertes Licht mit breiten Strahlungswinkeln zu übertragen oder effizient zu fokussieren. Deshalb muß die Höhe der Basiselemente dieser Projektoren verhältnismäßig groß sein.
Bei gefalteten Transmissions-Overhead-Projektoreinrichtungen wird im Vergleich zu Projektoren mit direktem Lichtweg dadurch versucht die Basishöhe des Projektors zu reduzieren, daß der Lichtweg unter Verwendung eines Spiegels gefaltet wird, wobei sich der Spiegel in der Basis des Projektors befindet, und zwar zwischen der Lichtquelle und der Fresnel-Linseneinrichtung. Bei diesen Projektoren wird zwar eine Reduzierung der Basishöhe erreicht, jedoch zu Lasten einer größeren Länge des Basiselements des Projektors.
In der Vergangenheit sind verschiedene Versuche unternommen worden, um zum Zwecke der Portabilität die Basishöhe von Transmissions-Overhead-Projektoren zu reduzieren. Bei dem U.S. Patent mit der Nummer 3.653.754, klappen der Projektionskopf und der Trägerpfosten zusammen und werden während des Transport zur Erreichung einer reduzierten Höhe in der Basis zusammengefaltet, jedoch besteht hier keine wesentliche Reduzierung der Basishöhe des Projektors bei dessen Anwendung. In dem U.S. Patent mit der Nummer 3.770.344 ist ein Overhead-Projektor beschrieben, der mehrfache koplanare Fresnel-Linsen verwendet und mehrfache Lichtquellen oder mehrfache Spiegel. In dem U.S. Patent mit der Nummer 3.915.568 ist ein Overhead-Projektor beschrieben, bei dem die Lichtquelle näher an der Projektionsfläche positioniert ist, und zwar durch die Verwendung eines kegelstumpfartigen Reflektors und von Kreiszylinder-Kollektivlinsen. Bei dem U.S. Patent mit der Nummer 4.080.052 wird dadurch versucht die Basishöhe eines oVerhead-Projektors zu reduzieren, daß ein flacher oder gebogener Reflektor verwendet wird, der Licht auf einer bifokalen Fresnel- Kollektivlinse fokussiert. Bei den vorstehend beschriebenen Overhead-Projektoren wird zwar eine gewisse Reduzierung der Gesamthöhe des Basiselements der Overhead-Projektoren erreicht, jedoch wird dadurch die Komplexität der darin enthaltenen Maschinen und Beleuchtungseinrichtungen stark erhöht.
Eine weitere dem Stand der Technik entsprechende Veröffentlichung mit der Nummer US-A-4.436.392 offenbart einen Overhead-Projektor, der eine Zwei-Element-Fresnellinse verwendet, wobei ein drittes Element in Form einer Prismenplatte als Teil einer Verzerrungskorrektur-Einrichtung verwendet wird.

Offenbarung der Erfindung

Bereitgestellt wird gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Overheadprojektor, der folgendes umfaßt:
eine Lichtquelle, die so eingerichtet ist, daß sie kegelförmig Licht emittiert;
ein Projektiv; und
eine Fresnel-Linseneinrichtung mit drei koaxialen, ringförmigen Elementen, die zentrisch über der genannten Lichtquelle angeordnet sind und die fähig ist, von der genannten Lichtquelle emittiertes Licht zu einem Fokus an dem genannten Projektiv zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, daß:
die genannte Fresnel-Linseneinrichtung eine Lichtstärke von weniger als 0,5 aufweist, wobei die Lichtstärke als der Kehrwert des maximalen Durchmessers der genannten Fresnel-Linseneinrichtung, die von der genannten Lichtquelle emittiertes Licht sammelt, definiert ist, geteilt durch die Summe des Kehrwerts der Strecke von dem Mittelpunkt der genannten Fresnel-Linseneinrichtung zu der genannten Lichtquelle und dem Kehrwert der Strecke von dem genannten Mittelpunkt der genannten Fresnel-Linseneinrichtung zu dem genannten Fokus an dem genannten Projektiv;
die genannten Fresnel-Linsenelemente so angeordnet sind, daß die gerillte Oberfläche des der Lichtquelle am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements von der genannten Lichtquelle weg zeigt, so daß die gerillte Oberfläche des dem Projektiv am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements von dem genannten Projektiv weg zeigt, und so daß die gerillte Oberfläche des zwischenliegenden Fresnel-Linsenelements von der genannten Lichtquelle weg zeigt, wobei die Winkel der genannten gerillten Oberflächen durch folgende Gleichung beschrieben werden:
Tangens (α)
4dy³ + 6ey&sup5; + 8fy&sup7; + 10gy&sup9;
wobei folgendes gilt:
Y = die Strecke-von der Rillenmitte zur Linsenmitte
C = Scheitelkrümmung
K = Kegelschnittkonstante
d, e, f, g = torische Verformungskoeffizienten
und wobei die gerillte Oberfläche des Fresnel-Linsenelements (36), das der Lichtquelle (22) am nähesten liegt, die folgenden Parameter aufweist:
C = 0,014402 mm&supmin;¹
K = -1,09315
d = -2,8876·10&supmin;&sup8;
e = -8,8564·10&supmin;¹³
f = 1,7153·10&supmin;¹&sup7;
g = 1,934·10&supmin;²³
wobei die gerillte Oberfläche des Fresnel-Linsenelements (40), das dem Projektiv (16) am nähesten liegt, die folgenden Parameter aufweist:
C = 0,005353 mm&supmin;¹
K = -1,05619
d = 1,4593·10&supmin;&sup9;
e = 9,1537·10&supmin;¹&sup6;
f = -1,9632·10&supmin;²&sup0;
g = 9,3543·10&supmin;²&sup6;
und wobei die gerillte Oberfläche der genannten zwischenliegenden Fresnellinse (38) die folgenden Parameter aufweist:
C = 0,005869 mm&supmin;¹
K = -0,96968
d = 2,4298·10&supmin;&sup9;
e = -1,1048·10&supmin;¹&sup4;
f = 3,2017·10&supmin;²&sup0;
g = -9,1357·10&supmin;²&sup6;
Die vorliegende Erfindung stellt einen Transmissions-Overhead- Projektor bereit, der im Vergleich zu gegenwärtigen Projektoren eine wesentlich reduzierte Basishöhe aufweist, ohne daß dadurch die Komplexität des Projektors stark erhöht wird. Die reduzierte Basishöhe wird durch Bereitstellung einer vollständig dioptrischen Fresnel-Linseneinrichtung erreicht, die spezifisch so gestaltet ist, daß sie eine Lichtstärke von etwa 0,25 aufweist, zur effizienten Brechung von Randbereichs- Lichtstrahlen, welche die Fresnel-Linseneinrichtung mit Einfallwinkeln bis auf wenigstens 60º erreichen. Diese neuartige Fresnel-Linseneinrichtung ermöglicht, daß die Lichtquelle in bezug auf die Fresnel-Linseneinrichtung in etwa der Hälfte der Entfernung positioniert wird, die bei dem Stand der Technik entsprechenden Projektoren erreicht werden kann.
Die Lichtquelle umfaßt vorzugsweise einen kegelstumpfartigen sphärischen Reflektor, der die Lichtstärke bei schiefen Strahlungswinkeln steigert, um die Beleuchtungseinheitlichkeit über der Fresnel-Linseneinrichtung zu verbessern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Beschreibung wird nachstehend in bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, wobei sich die Nummern in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Teile beziehen, und wobei folgendes gilt:
Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Transmissions- Overhead-Projektors, der eine der vorliegenden Erfindung entsprechende neuartige Fresnel-Linseneinrichtung aufweist;
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Overhead-Projektors aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils der Fresnel-Linseneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht eines ringförmigen Reflektors, der in in Verbindung mit einer Lichtquelle verwendet wird und einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet; und
Fig. 5 zeigt eine Perspektivansicht eines alternativen ringförmigen Reflektors, der in Verbindung mit einer Lichtquelle verwendet wird und einen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

Genaue Beschreibung

Die Fig. 1 stellt einen Overhead-Projektor gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei der Projektor allgemein mit (10) bezeichnet wird, wobei dieser eine Basis (12), einen Trägerarm (14), ein Projektiv (16) und einen ebenen Spiegel (18) aufweist. Die Basis (12) umfaßt eine Klarglasfläche (20), auf der ein Transparentbild (nicht abgebildet) positioniert werden kann, von dem ein vergrößertes Bild projiziert werden soll. Das Licht wird von innerhalb der Basis (12) durch die Fläche (20) geleitet, an dem Projektiv (16) fokussiert und durch den Spiegel (18) auf eine vertikale Projektionsleinwand oder eine Wand (nicht abgebildet) reflektiert, auf der dann ein vergrößertes Bild des Transparentbilds auf der Fläche (20) betrachtet werden kann.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Overhead- Projektors (10) und stellt einen Glühfaden (22) dar, vorzugsweise einen Wolframfaden der allgemein bekannten "Doppelwendel"-Art, der Licht über einen breiten Verteilungswinkel ausstrahlt. Das von der Lichtquelle (22) emittierte Licht wird ferner so gesteuert, daß es den Bereich der Fläche (20) abdeckt, und zwar durch eine Kollektivlinse (24), die sich zwischen dem Glühfaden (22) und der Fläche (20) befindet. Die Kollektivlinse (24) besteht vorzugsweise aus Glas, um der durch den Glühfaden (22) erzeugten Wärme zu widerstehen. Zwischen der Glasfläche (20) und der Kollektivlinse (24) befindet sich eine dreielementige, ringförmige Fresnel-Linseneinrichtung (26), welche durch das Projektiv (16) zu dem Glühfaden (22) emittiertes Licht lichtbrechend fokussiert.
Um gegenüber herkömmlichen Projektoren eine reduzierte Höhe der Basis (12) zu erreichen, ist die Lichtquelle (22) viel näher an der Fresnel-Linseneinrichtung (26) positioniert als dies bis dahin für möglich gehalten worden ist. Dies führt zu einer erhöhten Beleuchtung in der Mitte der Fresnel-Linseneinrichtung (26) im Vergleich zu äußeren Randbereichen der Fresnel- Linseneinrichtung (26), und zwar aufgrund des allgemein bekannten "vierten Kosinussatzes". Bei einem Verfahren zur Steigerung der Lichtstärke an den Randbereichen der Fresnel-Linseneinrichtung (26), wird ein ringförmiger Reflektor (28) verwendet, bei dem es sich, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, um einen kegelstumpfartigen sphärischen Reflektor (30) handeln kann, oder um einen ringförmigen Fresnel-Reflektor (32), wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der zentrale Bereich des ringförmigen Reflektors (28) wird entfernt, um eine Verteilung von reflektiertem Licht auf den zentralen Bereich der Fresnel-Linseneinrichtung (26) zu vermeiden.
Der Glühfaden (22), die Mitte des ringförmigen Reflektors (28), die Mitte der Kollektivlinse (24), die Mitte der Fresnel- Linseneinrichtung (26), die Mitte der Glasfläche (20) und die Mitte des Projektivs (16), befinden sich alle entlang einer gemeinsamen optischen Achse (34). Der Strahlungswinkel des durch die Lichtquelle (22) emittierten Lichts wird in bezug auf diese optische Achse (34) gemessen, und aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß dieser Strahlungswinkel von auf der Fresnel-Linseneinrichtung (26) eintreffendem Licht von etwa 0º (entlang der optischen Achse (34) bis über 60º variiert.
Bei der Schlüsselkomponente des Overhead-Projektors (10) handelt es sich um die Fresnel-Linseneinrichtung (26), welche die Verwendung von großen Strahlungswinkeln ermöglicht, und die dadurch ermöglicht, daß der Glühfaden (22) sehr nahe an der Fläche (20) positioniert werden kann, was eine drastische Reduzierung der Höhe der Basis (12) zur Folge hat.
Herkömmliche zweielementige Transmissions-Fresnel- Linseneinrichtungen für Overhead-Projektoren können bei der reduzierten Entfernung der Lichtquelle der vorliegenden Erfindung das Licht nicht wirksam durch den äußeren Linsenbereich leiten. Die Geschwindigkeit herkömmlicher Doppellinseneinrichtungen kann nicht schnell genug gestaltet werden, um wirksam die großen Strahlungswinkel der äußeren bzw. Randbereichs-Strahlen durchzulassen. Aus diesem Grund erscheinen die äußeren Bereiche des projizierten Bilds zu dunkel für eine angenehme Betrachtung des projizierten Bilds. Jedoch kann durch die Gestaltung einer dreielementigen Fresnel-Linseneinrichtung die Geschwindigkeit wesentlich erhöht werden, und zwar durch Steuerung sowohl der Hauptbrechungsseiten aller drei Fresnel-Elemente als auch der Stufensteigungswinkel des dem Glühfaden (22) am nahesten liegenden Elements. Auf diese Weise werden Randstrahlen wirksam durchgeleitet und der Schirm wird somit vollständig beleuchtet.
Die "Geschwindigkeit" eines Linsensystems bezieht sich auf dessen Lichtstärke, wobei ein Linsensystem mit geringer Lichtstärke eine größere Geschwindigkeit aufweist, d. h., daß es sich dabei um ein "schnelleres" Linsensystem handelt. Die Lichtstärke eines Linsensystems kann durch die folgende Gleichung definiert werden:
Lichtstärke = 1/A (1/D&sub1; + 1/D&sub2;)&supmin;¹
wobei gilt:
A = Linsensystem-Blende
D&sub1; = Entfernung der Lichtquelle vom Mittelpunkt des Linsensystems
D&sub2; = Entfernung vom Mittelpunkt des Linsensystems zu dem Brennpunkt des Linsensystems.
In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Blende "A" um den maximalen Durchmesser der Fresnel-Linseneinrichtung (26), der von dem Glühfaden (22) Licht sammelt, "D&sub1;" stellt die Entfernung von dem Glühfaden (22) zu der Fresnel- Linseneinrichtung (26) dar, und "D&sub2;" ist die Entfernung von der Fresnel-Linseneinrichtung (26) zu deren Brennpunkt an dem Projektiv (16).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Maß von D&sub1; zu reduzieren und somit die Basishöhe des Projektors, und aus diesem Grund muß die Lichtstärke reduziert werden. Die Fresnel- Linseneinrichtung (26) ist so gestaltet, daß sie vorzugsweise eine Lichtstärke von 0,25 aufweist, im Vergleich zu einer Lichtstärke von etwa 0,50 bei herkömmlichen zweielementigen Fresnel-Overhead-Projektoren. Somit beträgt die Entfernung von dem Glühfaden (22) zu der Fresnel-Linseneinrichtung die Hälfte der Entfernung bei herkömmlichen Projektoren, und zwar bei einer entsprechenden Reduzierung der Basishöhe des Projektors. Die Fresnel-Linseneinrichtung (26) der vorliegenden Erfindung verbleibt in ihren Fokussierungseigenschaften vollständig lichtbrechend (dioptrisch), und sie leidet nicht unter der deutlichen Randveränderung der Durchlässigkeit eines katadioptrischen Fresnel-Elements. Die beschriebene Brechungsfähigkeit kann auch mit einer Fresnel-Linseneinrichtung (26) mit mehr als den bevorzugten drei Elementen erreicht werden. Jedoch verringert jedes zusätzliche Linsenelement die durch die Linseneinrichtung (26) durchgelassene Lichtmenge. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, die kleinste Anzahl von Linsenelementen zu verwenden, welche die benötigten Brechungseigenschaften erzeugen. Es wurde festgestellt, daß diese Anzahl bei drei Elementen liegt.
Die Fig. 3 zeigt in Einzelheiten einen Teil der Fresnel- Linseneinrichtung (26), die eine untere ringförmige Fresnel-Linse (36), eine zwischenliegende ringförmige Fresnel-Linse (38) und eine obere ringförmige Fresnel-Linse (40) aufweist. "Obere" und "untere" bezieht sich entsprechend auf die Nähe der Fresnel-Linse zu dem Projektiv (16) und dem Glühfaden (22). Die Fig. 3 zeigt ferner einen Randbereichs-Lichstrahl (42) von dem Glühfaden (22), der in einem Einfallwinkel R auf der unteren Fresnel-Linse (36) auftrifft, wobei der Winkel R gleich dem Strahlungswinkel des Lichtstrahls (42) von der optischen Achse (34) ist. Wie bereits vorstehend festgestellt worden ist, liegt der Winkel der Lichtstrahlen (42) an den Randbereichen der Fresnel- Linseneinrichtung (26) vorzugsweise bei etwa 60º, wobei dieser Winkel jedoch größer sein kann, wenn eine weitere Reduzierung der Basishöhe wünschenswert ist. Die Fig. 3 zeigt ferner einen Winkel R', der den Brechungswinkel auf dem unteren Fresnel- Element (36) darstellt, einen Winkel α, der den Rillenwinkel jedes Fresnel-Elements (36, 38 und 40) darstellt und einen Winkel β, der den Stufensteigungswinkel der Fresnel-Elemente (36, 38 und 40) darstellt.
Die Rillenwinkel α der Fresnel-Elemente (36, 38 und 40) werden durch die folgende Gleichung beschrieben, die von der Biegungsgleichung einer allgemein ashperischen Oberfläche abgeleitet ist:
Tangens (α)
4dy³ + 6ey&sup5; + 8fy&sup7; + 10gy&sup9;
wobei folgendes gilt:
Y = die Strecke von der Rillenmitte zur Linsenmitte
C = Scheitelkrümmung
K = Kegelschnittkonstante
d, e, f, g = torische Verformungskoeffizienten
Die Rillenhäufigkeit der drei Fresnel-Elemente (36, 38 und 40) liegt bei einem Wert von etwa zwei bis acht Rillen je Millimeter, und sie sind vorzugsweise aus optischem Acryl-Kunststoff.
Zusätzlich zu der Steuerung der Rillenwinkel α, werden die Stufensteigungswinkel β des unteren Fresnel-Linsenelements (36) gesteuert, so daß die Steigungen parallel zu dem innen gebrochenen Strahl (42) bleiben, um eine Sperrung der Steigungsstufen zu minimieren. Die Steigungswinkel β sind durch die folgende Reihe von Gleichungen definiert:
R = Arkustangens (Y/D) (2)
R' = Arkussinus (Sinus (R)/R) (3)
β = π/2 - R' (4)
wobei folgendes gilt:
R = vertikaler Einfallwinkel auf dem unteren Fresnel-Element
R' = vertikaler Brechungswinkel auf dem unteren Fresnel-Element
β = Stufensteigungswinkel
Y = Entfernung der Rille von der Linsenmitte
D = Entfernung der Lichtquelle von dem unteren Fresnel-Element
R = Brechungskoeffizient des Fresnel-Linsenmaterials.
Bei dem Projektiv (16) handelt es sich vorzugsweise um ein Projektiv mit veränderlicher Brennweite, wobei die Veränderungen der Bildvergrößerung durch Veränderung der Brennweite der Linse erreicht werden. Der Vorteil der Verwendung dieser Art von Projektiv liegt darin, daß eine geringfügige Bewegung des Projektivs über dem Brennweitenbereich auftritt. Somit wird die übliche Bedingung der Bewegung des Glühfadens (22) zur Ausgleichung der Bewegung eines Projektivs mit fester Brennweite über dessen Vergrößerungsbereich beseitigt. Die Lichtquelle kann somit dauerhaft an ihrer der Fresnel-Linseneinrichtung (26) am nahesten liegenden Position verbleiben, wodurch die Höhe der Basis (12) minimal gehalten wird.

BEISPIEL

Bei einem spezifischen Beispiel eines Overhead-Projektors (10), bei dem die Grundsätze der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beträgt die Entfernung des Glühfadens (22) von der dreielementigen Fresnel-Linseneinrichtung (26) 97 mm. Die Glas- Kollektivlinse (24) weist eine Brennweite von 275 mm auf. Der Reflektor (28) ist sphärisch, mit einem Krümmungsradius von 23,9 mm, einem oberen Durchmesser von 44 mm und einem unteren Durchmesser von 32 mm. Die Mitte des sphärischen Reflektors (28) befindet sich 23,9 mm unterhalb des Glühfadens (22). Die Fresnel- Linseneinrichtung (26) weist eine Gesamtbrennweite von 79,82 mm auf, und sie ist mit einer Lichtstärke von f/0,23 wirksam. Das untere Fresnel-Element (36) weist die folgenden Berechnungsparameter auf, welche die hauptsächlichen Brechungsaspekte beschreiben:
C = 0,014402 mm&supmin;¹
K = -1,09315
d = -2,8876·10&supmin;&sup8;
e = -8,8564·10&supmin;¹³
f = 1,7153·10&supmin;¹&sup7;
g = 1,934·10&supmin;²³
Die Stufensteigungswinkel β für das untere Fresnel-Element (36) werden so gesteuert, daß sie zwischen 89,9º nahe der Mitte des Elements (36) bis 53,9º nahe des Linsenrands variieren.
Das Element (38) weist die folgenden Berechnungsparameter auf, welche die hauptsächlichen Brechungsaspekte beschreiben:
C = 0,005869 mm&supmin;¹
K = -0,96968
d = 2,4298·10&supmin;&sup9;
e = -1,1048·10&supmin;¹&sup4;
f = 3,2017·10&supmin;²&sup0;
g = -9,1357·10&supmin;²&sup6;
Das Element (40) weist die folgenden Berechnungsparameter auf, welche die hauptsächlichen Brechungsaspekte beschreiben:
C = 0,005353 mm&supmin;¹
K = -1,05619
d = 1,4593·10&supmin;&sup9;
e = 9,1537·10&supmin;¹&sup6;
f = -1,9632·10&supmin;²&sup0;
g = 9,3543·10&supmin;²&sup6;
Die gerillten Oberflächen des unteren Fresnel-Elements (36) und des zwischenliegenden Fresnel-Elements (38) zeigen beide nach oben, das heißt, in Richtung des Projektivs (16) und weg von dem Glühfaden (22), wohingegen das obere Fresnel-Element (40) eine gerillte Oberfläche aufweist, die nach unten zeigt, das heißt, in Richtung des Glühfadens (22) und weg von dem Projektiv (16). Die gesamte Fresnel-Linseneinrichtung (26) ist vorzugsweise an ihren Kanten abgeschlossen, um die gerillten Oberflächen zu schützen. Jedes der Fresnel-Elemente (36, 38 und 40) ist aus zwei Millimeter dickem optischen Acryl-Kunststoff hergestellt, mit einem Brechungskoeffizienten von 1,491 für Gelblicht.
Das Projektiv mit veränderlicher Brennweite weist einen Brennweitenbereich zwischen 280 mm bis 315 mm auf, sowie eine Lichtstärke von f/6,5. Das Projektiv (16) kann Bilder über den Vergrößerungsbereich von 3,1· bis 9,8· projizieren, bei einer nominalen Höhe von 378 mm oberhalb der Fläche (20).

Claims

1. Ein Overheadprojektor (10), der folgendes umfaßt:

eine Lichtquelle (22), die so eingerichtet ist, daß sie kegelförmig Licht emittiert;

ein Projektiv (16); und

eine Fresnel-Linseneinrichtung (26) mit drei koaxialen, ringförmigen Elementen (36, 38, 40), die zentrisch über der genannten Lichtquelle (22) angeordnet sind und die fähig ist, von der genannten Lichtquelle (22) emittiertes Licht zu einem Fokus an dem genannten Projektiv (16) zu fokussieren, dadurch gekennzeichnet, daß:

die genannte Fresnel-Linseneinrichtung eine Lichtstärke von weniger als 0,5 aufweist, wobei die Lichtstärke als der Kehrwert des maximalen Durchmessers der genannten Fresnel-Linseneinrichtung (26), die von der genannten Lichtquelle (22) emittiertes Licht sammelt, definiert ist, geteilt durch die Summe des Kehrwerts der Strecke von dem Mittelpunkt der genannten Fresnel-Linseneinrichtung (26) zu der genannten Lichtquelle (22) und dem Kehrwert der Strecke von dem genannten Mittelpunkt der genannten Fresnel-Linseneinrichtung (26) zu dem genannten Fokus an dem genannten Projektiv (16);

die genannten Fresnel-Linsenelemente (36, 38, 40) so angeordnet sind, daß die gerillte Oberfläche des der Lichtquelle (22) am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements (36) von der genannten Lichtquelle (22) weg zeigt, so daß die gerillte Oberfläche des dem Projektiv (16) am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements (40) von dem genannten Projektiv (16) weg zeigt und so daß die gerillte Oberfläche des zwischenliegenden Fresnel-Linsenelements (38) von der genannten Lichtquelle (22) weg zeigt, wobei die Winkel der genannten gerillten Oberflächen durch folgende Gleichung beschrieben werden:

Tangens (α)

4dy³ + 6ey&sup5; +8fy&sup7; + 10gy&sup9;

wobei folgendes gilt:

Y = die Strecke von der Rillenmitte zur Linsenmitte

C = Scheitelkrümmung

K = Kegelschnittkonstante

d, e, f, g = torische Verformungskoeffizienten

und wobei die gerillte Oberfläche des Fresnel-Linsenelements (36), das der Lichtquelle (22) am nähesten liegt, die folgenden Parameter aufweist:

C = 0,014402 mm&supmin;¹

K = -1,09315

d = -2,8876·10&supmin;&sup8;

e = -8,8564·10&supmin;¹³

f = 1,7153·10&supmin;¹&sup7;

g = 1,934·10&supmin;²³

wobei die gerillte Oberfläche des Fresnel-Linsenelements (40), das dem Projektiv (16) am nähesten liegt, die folgenden Parameter aufweist:

C = 0,005353 mm&supmin;¹

K = -1,05619

d = 1,4593·10&supmin;&sup9;

e = 9,1537·10&supmin;¹&sup6;

f = -1,9632·10&supmin;²&sup0;

g = 9,3543·10&supmin;²&sup6;

und wobei die gerillte Oberfläche der genannten zwischenliegenden Fresnellinse (38) die folgenden Parameter aufweist:

C = 0,005869 mm&supmin;¹

K = -0,96968

d = 2,4298·10&supmin;&sup9;

e = -1,1048·10&supmin;¹&sup4;

f = 3,2017·10&supmin;²&sup0;

g = -9,1357·10&supmin;²&sup6;

2. Overheadprojektor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Lichtquelle (22) einen Glühfaden aufweist und einen ringförmigen Reflektor (28), der sich entgegengesetzt der Fresnel-Linseneinrichtung (26) befindet in bezug auf den genannten Faden, um so selektiv von dem Faden emittiertes Licht zu den genannten Rändern des der genannten Lichtquelle (22) am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements zu reflektieren.

3. Overheadprojektor (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem genannten ringförmigen Reflektor (28) um einen kegelstumpfartigen sphärischen Reflektor (30) handelt.

4. Overheadprojektor (10) gemäß den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ansteigenden Stufenwinkel der genannten gerillten Oberfläche des genannten Fresnel-Linsenelements (36), das der Lichtquelle (22) am nähesten liegt, zwischen 89,9º nahe der Mitte des genannten, der genannten Lichtquelle (22) am nähesten liegenden Fresnel-Linsenelements (36) und etwa 53,9º an dem Rand des genannten Fresnel- Linsenelements (36), das der genannten Lichtquelle (22) am nähesten liegt, variieren.