(57)【要約】ランプ（２）及びランプによって放出される光ビームをプロジェクタの光出力開口部に反射する反射鏡（３）を有するプロジェクタが開示されている。反射鏡（３）及びランプ（２）の互いに対する位置は変更可能であり、出力される光の配光は、反射鏡及び／又はランプを変位させることによって調整が可能である。反射鏡は小平面（３３）を備えており、この小平面は、ランプ（２）によって放出される光ビーム（L）を反射するための反射表面を具体化している。前記小平面の表面形状は、光ビーム（L）が所望の配光を有する照射野を生成し、光ビーム幅は反射鏡（３）及び／又はランプ（２）を変位させることによって広範囲に調整が可能とするように設計されている。
2008544321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと反射鏡とを有するプロジェクタであって、
この反射鏡はランプによって放出される光ビームを当該プロジェクタの光出口開口部に向かって反射させるものであり、
当該プロジェクタは、前記反射鏡及び前記ランプの位置をお互いに対して変化させるとともに、前記反射鏡及び／又は前記ランプを変位させることによって前記放出光の配光を設定することが可能になっているプロジェクタであり、
前記反射鏡（３）は、前記ランプ（２）によって放出される光ビーム（L）を反射するための反射表面を形成するための小平面（３３）を備えており、
前記小平面（３３）は、前記光ビーム（L）が所望の配光を有する光照射野を発生するとともに、その光ビームの幅が前記反射鏡（３）及び／又は前記ランプ（２）を変位させることによって広い領域で設定可能となるように、それらの表面を形付けることによって形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記放出光の光ビーム幅を表している半散乱角は、約１０°と５０°との間の範囲で設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記反射鏡（３）によって反射される前記光ビーム（L）は、発散光ビーム（L）として前記プロジェクタから放出されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記ランプ（２）及び前記反射鏡（３）はプロジェクタハウジング（１）に配置され、そのプロジェクタハウジングは透明なカバー要素（５）によって覆われる光出口開口部を有していることを特徴とする請求項１から３の少なくともいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記ランプ（２）と反射鏡（３）との間の間隔は、前記放出する光の光ビーム幅を広げるために反射鏡に沿ってその間隔を狭めることが可能であり、光ビーム幅を狭めるためにその間隔広げることが可能となっていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ランプ（２）は、前記プロジェクタハウジング（１）に固定して配置され、前記反射鏡（３）は前記反射鏡の軸に沿って変位可能になっていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記反射鏡（３）は、前記反射鏡（３）を形成する前記小平面（３３）の表面形状とは別に、前記反射鏡の軸の周りに回転対称に設計されている放物面或いは楕円体の基本形状を有していることを特徴とする請求項１から６の少なくともいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記反射鏡（３）は、ランプ（２）を保持するための第一の中央開口部（３１）及び光出口開口部としての第二の開口部（３２）を有していることを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記ランプ（２）を保持するための前記第一の開口部（３１）及び光出口開口部としての役目を果たす前記第二の開口部（３２）は、前記反射鏡の軸方向で間隔が空いて離れているとともに、互いにほぼ平行及び前記反射鏡の軸に垂直に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記反射鏡（３）は、前記反射鏡の軸の周囲に沿って、複数のセクタ（３４）に分割され、そのセクタでは前記小平面（３３）が配置されていることを特徴とする請求項１から９の少なくともいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記セクタ（３４）は、前記反射鏡（３）の前記第一の開口部（３１）から、光出口開口部としての役目を果たす前記第二の開口部（３２）に延びているとともに、縦列の小平面（３３）を形成していることを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記縦列の小平面（３３）から成る前記セクタ（３４）は、周期的な反射鏡構造を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記セクタ（３４）の周期的な配置によって、前記小平面（３３）は、前記反射鏡の軸に関して同心である横列の同一小平面（３３）を形成し、前記小平面（３３）は横列ごとに形状及び配置が異なっていることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、平面、曲面或いは構造化された設計であることを特徴とする請求項１から１３の少なくともいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、一つの空間方向では凹状を有しており、もう一方の空間方向では凸状を有していることを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクタ。
【請求項１６】
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、前記反射鏡の軸及び横軸に沿った長手方向の断面で凹状を有するとともに、前記反射鏡の軸に垂直な断面では凸状を有していることを特徴とする請求項１５に記載のプロジェクタ。
【請求項１７】
前記プロジェクタの前記光出口開口部を覆っている前記カバー要素（５）に加えて、追加の板が前記プロジェクタハウジングの前記光出口開口部の領域に配置されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１８】
前記板は、レンズ板、散乱板及び／又はステップ板として設計されていることを特徴とする請求項１７に記載のプロジェクタ。
【請求項１９】
プロジェクタは、キロワット範囲の高出力のプロジェクタとして設計されていることを特徴とする請求項１から１８の少なくともいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項２０】
前記反射鏡（３）の耐熱設計の目的のため、前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、全体的に或いは部分的にガラス或いはガラスセラミックのような耐熱材で構成されており、単層或いは多層構造になっていることを特徴とする請求項１９に記載のプロジェクタ。
【請求項２１】
前記ランプ（２）によって出力される熱を分散させる対流を生成するために、前記ランプ（２）を部分的に囲んでいる対流冷却デバイスによって特徴付けられている請求項１から２０のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項２２】
前記反射鏡（３）は開口部を有し、この開口部は個々の小平面（３３）を完全或いは部分的に取り除くことによって形成されており、この開口部を経て、前期対流冷却デバイスによって生成される冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項２１に記載のプロジェクタ。
【請求項２３】
一つ又は二つ以上の横列の小平面（３３）を有する前記反射鏡（３）の環状領域がなくなっており、それによって、前記反射鏡（３）の前記領域に切り抜き部（３６）が作られ、この切り抜き部を介して冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項２４】
一つの或いは二つ以上の縦列（３４）の小平面（３３）を有する前記反射鏡（３）の領域がなくなっており、そのため、前記反射鏡（３）の表面に切り抜き部（３６）が設けられ、この切り抜き部を介して冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項２５】
前記切り抜き部（３６）は、反射する小平面（３３）から形成されるセクション（３４'、３５b'）によって覆われており、前記反射鏡（３）の表面から半径方向に間隔が空いて離れており、実際の反射鏡（３）の表面とほぼ平行に延びていることを特徴とする請求項２３又は２４のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項２６】
前記切り抜き部（３６）を覆うために形成されたセクションは小平面（３３）から形成されており、この小平面の表面形状及び配置は、前記反射鏡（３）が所望の配光を生み出すように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部分によるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ランプ及び放物面反射鏡が配置されて光の出口開口部が一つ或いは二つ以上の保護板で覆われているプロジェクタハウジングを有するプロジェクタの光照射野を広げたり、或いは狭めるために、ランプは反射鏡に対して次のように軸方向に動かされる。つまり、光照射野の形状を設定するために、ランプは、光照射野の束を得るために反射鏡に向かって或いは反射鏡の焦点方向に動かされる。或いは、光照射野の広がりを得るために反射鏡から動かされて反射鏡の焦点から離れた場所に動かされる。光照射野の最大の束が得られるのは、ランプがちょうど放物面反射鏡の焦点に置かれた場合であり、その結果、放出光ビームは互いにほぼ平行にプロジェクタから出る。幅の広い光照射野の場合、ランプは反射鏡の前方に配置されて、放出光ビームは収束されるように振る舞う。言い換えると、まず、放出光ビームは収縮されてプロジェクタの光出口開口の前面領域で互いに交差し、その後光ビームは広がる。放出光ビームの配光は、この場合、しばしば半散乱角によって特徴付けられる。
【０００３】
大きい半散乱角は、幅の広い光照射野を示している。一方、小さい半散乱角は強力に束ねられた光照射野を表している。
【０００４】
上述のように命名されたタイプのプロジェクタは、一般的に、高い光収率を有している。幅の広い光照射野の場合は、しかしながら、放出光ビームはその収束ビーム経路によって、高い光密度の領域を形成する。したがって、プロジェクタの周囲で取り込む熱紫外線は大きくなり得る。さらに、放出光ビームに影響を及ぼすには、保護板の前面に散乱板を付加することが必要であり、それによって、半散乱角のある領域において最適な配光をされた状態で光照射野を生じさせる。しかしながら、そのような配置は、半散乱角の広い領域において光照射野を最適化するには使用することはできない。
【０００５】
さらに、使用されるプロジェクタは、球面反射鏡と、反射鏡の曲率中心に固定されたランプと、それらの前面に配置されたステップレンズを有している。所望の光照射野を設定するために、反射鏡及びランプから成る配置は、ステップレンズに対して動かされる。そして、このようにして、光照射野を広げたり束ねたりすることができる。そのようなプロジェクタは、最適な光照射野を半散乱角の広い領域にわたって設定すること、及びその光照射野を連続的に調整するために使用することができる。しかしながら、そのプロジェクタは一般的に効率が悪く、特に、大きなパワーを有するプロジェクタに対しては、放出光ビームを形成するためには、強力なステップレンズが必要となる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、所望の光照射野を広い範囲の半散乱角のに対して可能とするとともに高効率を有するプロジェクタを提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有するプロジェクタによる本発明によって達成される。
【０００８】
本発明の解決手法によって、次のようなプロジェクタが得られる。つまり、この場合の反射鏡は、ランプによって放出された光ビームを反射するための反射表面を形成する小平面を備えている。そして、この小平面は、光ビームが所望の配光を有する光照射野を生成するとともに、その光ビームの幅が反射鏡及び／又はランプを変位させることによって幅広い領域で設定可能になるように、それらの表面を形付けることによって形成されている。
【０００９】
従って、本発明の解決手法によって、放物面の反射鏡を有するプロジェクタと球面の反射鏡を有するプロジェクタの特徴を組み合わせたプロジェクタ、高い光出力を有するプロジェクタ、設定可能な光ビーム幅の広い範囲に対して所望の配光を小平面を備えた反射鏡によって生成するプロジェクタ、そして光ビームを形成するための拡散板、レンズ板、ステップ板或いは同様なものを付加することなく、その形成過程において対処するプロジェクタを提供することができる。
【００１０】
本発明のプロジェクタの場合、ランプ及び反射鏡の相対的な位置を変化させることによって所望の配光を維持しながら、光ビーム幅は広い範囲にわたって設定可能である。この場合、放出光の光ビーム幅を表す半散乱角が約１０°と５０°との間で変化するように好適に設計される。この場合の半散乱角は、放出光ビームの開口角を意味しており、光の強度が最大の光強度の５０％と等しいか或いはそれより大きい角度範囲として定義される。
【００１１】
そのようなプロジェクタは、従って、狭い半散乱角を有する束ねられた光照射野を或いは広い半散乱角を有する広い光照射野を供給することができる。そして、所望の配光は半散乱角の関数として生成される。このことによって、  表面の照明光及び束ねられたスポット光としての双方の機能を果たすとともに操作中での連続的な設定ができるプロジェクタが、様々な方法で使用されるようにすることを可能としている。
【００１２】
有利な改良では、プロジェクタは、光ビームが発散してプロジェクタから放出されるようにすることができる。その結果、その光出口開口部の領域における光学的及び熱的に高い密度の領域、いわゆるホットスポットを回避すること、及びプロジェクタの領域における物体の加熱の危険を減らすことができる。束ねられた場合には、光ビームはほぼ平行に放出されて、狭い光ビーム幅を有する光照射野を形成する。一方、広い光照射野の場合、ビームは発散して反射鏡から放出され、互いに交差しないで遠距離の場で初めて交差する。そして、プロジェクタの近傍で高い熱的な密度の領域を形成しない。
【００１３】
本発明のプロジェクタは、放出光ビームが収束するように設計することも可能である。この場合、広い照射野を生成する光ビームは、まずプロジェクタ前面の領域で収束して互いに交差し、その後広がる。ビームの経路が発散するか収束するかによらず、小平面を備えた反射鏡の設計によって、光ビームが反射して、その結果、所望の光照射野が形成されるように、つまり、光ビームが適切に完全に混合されて所望の光強度の配分が得られるようにすることができる。特に、均一な光の配分を有する光照射野を生成することがこの方法で可能であり、この目的のために、レンズ及びプレートの形の別部品を使用する必要はない。
【００１４】
ランプ及び反射鏡はプロジェクタハウジングに好適に配置される。プロジェクタハウジングは、透明なカバー要素、例えば、保護板としての役目を果たすガラス板の形の要素によって覆われる光出口開口部を有している。この場合、プロジェクタは、反射鏡の軸に沿ったランプと反射鏡との間隔が、放出光の光ビーム幅を広げるために狭まれ、光ビーム幅を狭めるために広げられるように設計される。最大の光束の場合、ランプは、反射鏡から最大の間隔を有する位置に固定される。反射鏡とランプとの間の間隔を狭めることによって、ビームは広がり、光ビームは発散してだんだん離れていく。反射鏡のビーム経路が反対の性質を有する場合、その間隔の変化はちょうどこれと反対になるように起こる。この場合、ランプと反射鏡との間の間隔は、光を束ねるために狭まり、光を広げるために反対に広げられる。
【００１５】
ランプは、有利なことに、プロジェクタに固定して配置される。そして、反射鏡が、反射鏡の軸に沿って光ビーム幅を設定するために、ランプに対して変位させられる。発散ビーム経路の場合、一方では、反射鏡は、放出光ビームはハウジングによって遮光されないように、広げられた光の配光が与えられるプロジェクタの光出口開口部の直接近傍に配置する必要がある。しかしながら、他方では、最大の光の束の状態では、ランプは反射鏡のはるか前方に位置しており、つまりランプが反射鏡から前方に突き出ており、保護板から最小の間隔を観測することが必要となる。
【００１６】
これらの二つの要求は、ランプがプロジェクタに固定して配置されるときに組み合わすことができる。そして、光ビーム幅を設定するために、反射鏡はその軸に沿って変位させられる。つまり、光を広げるために保護板によって覆われている光出口開口部へと動かされ、光を束ねるために光出口開口部から離れるように動かされる。この場合、ランプと保護板との間の間隔は、光ビーム幅の設定に係わりなく一定であり、このようにして、光ビーム幅の設定に係わりなく、ランプによる保護板の過度の加熱を防ぐことができる。その配置は付加的な利点を有する。つまり、ランプの固定によって、ランプ及び、例えば、ランプに結合するランプホールダ、ランプベース及び冷却システムのような、プロジェクタにしっかりと固定されるべき全ての他の部品に供給するのに必要な高圧ケーブルをも固定することが可能となる点である。
【００１７】
プロジェクタの反射鏡は、ほぼ放物面或いは楕円体の基本形を有することができ、この基本形は反射鏡の軸に対して回転対称でほぼ設計される。回転対称からのずれは、しかしながら、反射鏡に配置される小平面の表面形状によって生じ得る。反射鏡を放物面或いは楕円体で設計することにより、プロジェクタが高光出力及び高効率を有することが保証される。
【００１８】
反射鏡は、ランプを保持するための第一の開口部及び光出口開口部としての第二の開口部を有することができる。プロジェクタに配置されたランプは、第一の開口部を介して反射鏡の中へと延びている。その結果、ランプによって生成された光は、反射鏡によって第二の開口部へと反射され、プロジェクタが備える光出口開口部を介してプロジェクタから放出される。
【００１９】
ランプを保持するための第一の開口部は、反射鏡におおむね任意に配置することができる。しかしながら、二つの開口部は、反射鏡の軸方向で間隔を介し、互いにほぼ平行で、反射鏡に対して垂直に配置されるようにすることが望ましい。ランプを保持するための第一の開口部は、この場合、放物面或いは楕円体の反射鏡体の頂点の領域に配置される。その結果、ランプは、開口部を介して反射鏡の軸に沿って反射鏡へと延びると同時に、反射鏡に対するランプの位置は、反射鏡の軸に沿って反射鏡或いはランプを変位させることによって、反射鏡の軸に沿って変化させることができる。光出口開口部としての機能を果たす第二の開口部は、反射鏡の第一の開口部から軸方向に間隔を空け、反射鏡の放物面体或いは楕円体の拡張された領域に配置される。そして、第二の開口部は、第一の開口部と平行に揃えられ、それによって、反射鏡の軸方向に開かれた放物面或いは楕円体の反射鏡体が形成される。
【００２０】
反射鏡の反射表面は、本発明によれば、多数の小平面から形成される。放物面或いは楕円体の回転対称の基本形状の場合、反射鏡は、その軸の周りの円周に沿って多数のセクタに分割される。そのセクタ内に、小平面が配置される。セクタは、反射鏡の第一の開口部から、光出口開口部として機能する反射鏡の第二の開口部へ向かって延び、縦列の小平面を形成する。
【００２１】
光を発生するランプは、一般的に回転対称の設計であるため、つまり、発生した光は反射鏡に配置されたランプから回転対称の状態で反射鏡に入射するために、縦列の小平面を構成するセクタは、ほぼ回転対称の光照射野を生成するように有利に配列される。その結果、縦列の小平面は、反射鏡の軸に垂直な円周に沿って、周期的な構造を形成する。しかしながら、回転対称からのずれは、特に反射鏡の軸の周りの円周に沿って、反射鏡の周期的に形成された表面構造を形作っている小平面の表面構造に起因する。
【００２２】
セクタの周期的な配列によって、小平面は横列の同一小平面を形成する。この小平面は反射鏡の軸に関して同心であり、形状及び配列の点で横列ごとに異ならせることができる。
【００２３】
所望の光強度の配光を得るために、反射鏡を形成する小平面は、平面、曲面或いは構造化された設計が可能である。小平面の表面形成によって、光ビームの散乱性が決定され、さらに、設定可能な半散乱角の広範な範囲で、所望の散乱を生成する効果が生じる。特に、小平面は、一つの空間の方向で凹の外形を有することができ、他の空間の方向では凸状を有することができる。小平面は、この場合、好適に設計することによって、反射鏡の軸及び横軸に沿って長手方向の断面では凹状を有するとともに、反射鏡の軸と垂直な断面では凸状を有するようにすることができる。このように、放出光の有利な配光を得ることが可能であり、この場合、光ビームは混合されることによって、所望の配光がプロジェクタの遠方野で設定される。
【００２４】
小平面化された反射鏡を設計することによって、放出光ビームは、所望の最適な配光を有する光照射野を生成することができる。さらに、配光を形成するとともに動作中にその配光を変化させるために、想定可能なことは、付加的なプレートを配置すること、特に、プロジェクタの光出口開口部の領域に、レンズ板、散乱板及び／又はステップ板を配置することである。
【００２５】
本発明のプロジェクタは、キロワット範囲の高パワーのランプとして好適に使用される。この場合、変換される大パワーのために、熱が強烈に発生する。従って、そのようなランプにとって、プロジェクタの部品、特に反射鏡は耐熱の設計をすることが不可欠である。
【００２６】
この目的のために、反射鏡を形成している小平面は、全体或いは部分的にガラス或いはガラスセラミックのような耐熱の材料で構成することができる。或いは、単一コート或いは多層コートの構造にすることができる。特に、ランプの直近、すなわち、ランプが反射鏡の中に延びていく反射鏡の第一の開口部の領域では、小平面がそのような材料から生成されることは好都合である。これによって、反射鏡は、動作中に最も強く熱せられる領域、つまりランプの近くに配置される領域において、過熱により損傷を被ることを防ぐことができる。
【００２７】
一つの有利な改良では、プロジェクタはさらに対流冷却デバイスを有する。その対流冷却デバイスは、ランプを部分的に囲んでおり、ランプによって放出される熱を分散させる対流を生成するためのものである。ランプに面している側でも反射鏡の冷却を可能とするために、反射鏡はこの場合、反射鏡の上側及び下側に開口部を有することができる。この開口部は、個々の小平面を完全に或いは部分的に取り除くことによって生成される。そして、この開口部を経て、対流冷却デバイスによって生成された冷却空気の流れが反射鏡の中を通って流れる。
【００２８】
プロジェクタの一つの変形では、反射鏡に切り抜き部を設けることが可能である。この切り抜き部が形成されるのは、反射鏡の、一つの或いは二つ以上の横列の小平面を有する環状、或いは一つ或いは二つ以上の縦列の小平面を有するセクタ型の領域が空いた状態になっているという事実に拠っている。一例として、冷却空気の流れは、そのように作り出された切り抜き部を経て、反射鏡の中へ及び反射鏡の中を通って流れることができる。
【００２９】
切り抜き部によって生じる光の損失を軽減するために、一つの有利な改良では、環状及び／又は縦列型の切り抜き部は、反射小平面から形成された、半径方向に離間したセクションによって覆うことが可能である。この切り抜き部は、反射鏡の軸上の可能なランプ位置から見た場合、切り抜き部を完全に覆っている。そして、この切り抜き部は、反射鏡の表面にほぼ平行に延びている。特に、切り抜き部を覆うためのセクションは、反射鏡で切り出された領域とは逆に寸法が拡大されたリング及び／又はセクタによって形成することができる。この場合、小平面のリング或いはセクタは、反射鏡の軸から見ると、反射鏡の実際の表面の前或いは後に配置されるように構成される。切り抜き部によって生じる光の損失を最小限にすると同時に、反射鏡の配置を光学的にほぼ変えない場合は、冷却空気の流れの貫通に対する妨げが反射鏡に生じる。
【００３０】
特に表面の形状及び配置に関して、切り抜き部を覆うための半径方向に離間したセクション、例えば環状或いは縦列型のセクションを形成する小平面の設計を変更することによって、切り抜き部を備えた反射鏡の配光が、切り抜き部がない反射鏡と比較して変化せず、反射鏡の配置が所望の配光を生成させるようにすることが可能である。
【００３１】
本発明が基礎とする考え方は、典型的な実施例を用いて、さらに詳細に説明することができる。
【００３２】
図１に示されるプロジェクタの正面図、及び図２に図示されているプロジェクタの側面の一部断面図は、プロジェクタハウジング１を示している。そのプロジェクタハウジングの中間領域１０は、ほぼ円筒状の設計であり、その前面領域１１は反射鏡３の外形に適合している。プロジェクタは、対流冷却デバイス４を有している。この対流冷却デバイスは、対流を生成させるために、ランプ２によって放出される熱をプロジェクタハウジング１の上側領域を目標にそこへ分散させ、それによって、プロジェクタハウジング１の内部に位置する部品を過度な高い熱負荷から保護している。
【００３３】
光を放出するプロジェクタハウジング１の前面側は、保護板としての役目を果たすガラス板或いはレンズ板の形をとったカバー要素５によって閉じられる。反射鏡３は、プロジェクタハウジング１の前面領域に配置され、対流冷却デバイス４によって部分的に囲われる。ランプベース２０の領域では、反射鏡３は第一の開口部３１を有している。ランプベース２０に固定されるランプ２は、この開口部を経て、反射鏡３の軸に沿って反射鏡３の内部に延びている。ランプ２は光ビームを発生する。ビームは、反射鏡の軸に対して回転対称であり、反射鏡３によって反射鏡３の第二の開口部３２へ向かって反射され、そして透明なカバー要素５を経てプロジェクタから放出される。
【００３４】
ランプ２は、反射鏡３の内部に配置され、この場合、固定した状態で、ランプベース２０を介してプロジェクタハウジングに接続される。光ビーム幅を設定するために、反射鏡３は反射鏡の軸に沿って変位が可能であり、その結果、反射鏡３を変位させることによって、反射鏡３及びランプ２の位置を互いに対して変化させることが可能となっている。束ねられた光照射野の場合、つまり、放出光ビームが狭い光ビーム幅の場合、反射鏡３はカバー要素５から離れて後方位置へ変位する。そのため、ランプ２は反射鏡３の前方位置に配置される。広い光照射野の場合、つまり、広い光ビーム幅の場合、反射鏡３はカバー要素５に向かって変位する。そして、ランプ２は反射鏡３の頂点近くの位置に置かれる。反射鏡３は、この場合、連続的に変位が可能であり、光ビーム幅は、半散乱角の範囲が約１０°と５０°との間で設定され得る。
【００３５】
図３及び４は反射鏡３の図である。これらの図では、第一に、反射鏡３は、反射鏡の軸に垂直な横断面上に投影される（図３）。第二に、反射鏡３は、反射鏡の軸及び反射鏡の軸に垂直な横断面とによって形成される長手方向の平面上に投影される（図４）。反射鏡３は、放物面の回転対称な基本形状を有しており、個別の小平面３３から形成されている。小平面は、反射鏡の軸から見ると、反射鏡の軸に垂直な断面では凸状を有し（図３）、反射鏡の軸及び横軸に沿った横断面では凹の設計である（図４）。小平面３３はそのように形付けられるため、それらは断面では反射鏡の軸の方を向いた腹を形成する。そして、それと同時に、反射軸から見ると長手方向で凹の状態になるように曲面になっている。
【００３６】
小平面３３は、反射鏡３の第一の開口部３１から反射鏡３の第二の開口部３２へと延びる多くのセクタ３４の状態で、反射鏡３に配置されるとともに、外へと広げられる。ランプ２は、その開口部を経て反射鏡３の内部へと導かれている。個々のセクタ３４において小平面３３を一様に配置するために、小平面３４を縦列及び横列に分割することになる。そして、縦列はセクタ３４に沿って延び、横列は反射鏡の軸の周りの円周に沿って、その軸から垂直に走っている。この場合、横列にある小平面３３は、形状及び大きさが同一である。その結果、小平面３３の並置から形付けられる周期的な構造がそれぞれの横列に沿って得られる。異なる横列にある小平面３３は、それに反して、形状及び大きさが異なる。特に、反射鏡３の小平面化は、内部に位置する横列のセクタへの角度の分割にしたがって、つまり、反射鏡３の第一の開口部３１へ向かうにしたがって、より狭くなっていくように設計される。
【００３７】
小平面３３は、曲率及び配列に関して、小平面が最適な光照射野の配光を生成するように、設計される。図３及び４に従い、反射鏡３の小平面３３は五つのリング３５a−３５eで配列される。これらのリングは、反射鏡の軸に関して同心であり、リングのそれぞれは、それ自体、図４から見れるように反射鏡の軸及び横軸に沿った縦断面で凹状を有している。この場合、個々のリング３５a−３５eは、少なくとも部分的に多くの横列の小平面を有している。その分割された小平面は、ランプ２を保持する第一の開口部３１に向かってより狭くなっており、リングあたりの横列の数は内側で増えている。
【００３８】
反射鏡３は、反射鏡の軸に平行な方向を向いた変位方向Ｖに沿って、プロジェクタハウジング１に変位可能に配置される。そして、反射鏡は、放出光の光ビーム幅を設定するために、ランプベース２０に固定されたランプ２に対して変位させられる。図５a及び図５bは、ランプ２に対して異なる場所にある反射鏡３の略断面図を示している。図５aでは、反射鏡３はカバー要素５から離れた後方位置に変位させられる。その結果、ランプ２は反射鏡３の前面位置に配置される。ランプ２の反射鏡３に対するこの相対位置は、束ねられた光照射野を生じさせる。その光照射野では、光ビーム幅を表す半散乱角は小さく、光ビームＬは互いにほぼ平行に反射鏡３から放出される。光ビーム幅を広げるためには、反射鏡３はカバー要素３に向かって前面に押し出される。そのため、ランプ２は反射鏡３の頂点近くの位置に変位させられる。この状態が図４bに示されている。この図では、大きな半散乱角を有する広い光照射野が生じているが、これは、反射鏡３がプロジェクタの前面位置にあるカバー要素５の近くに変位させられるという事実によるものである。
【００３９】
反射鏡３は、レンズ板、散乱板或いはステップ板を付加的に使用することなく、所望の配光を生じさせるために、小平面化された設計がなされる。ここでは、個々の小平面３３がそれぞれ、光を吸収して反射されたビーム照射野を生じさせる。そして、小平面３３から放出する光ビームは、離れた視野で混合及び互いに重なり合う。その結果、所望の配光が離れた視野で生じる。出現する光照射野を形作るために付加的な板を不要にすることができるという事実によって、そのような板の使用に不可避に伴う光の損失を避けることもできる。そして、全体的な配置は、従来のプロジェクタよりも損失を少なくした設計をすることができる。
【００４０】
曲面化された小平面３３のため、個々の小平面３３から集められた反射表面を有する反射鏡３は、正確な焦点を有していない。最大の光束の状態では（図５aを参照）、しかしながら、ランプ２は擬似的な焦点に配置される。その結果、ランプ２から出力されて小平面３３によって反射される光ビームＬは、プロジェクタからほぼ平行に放出される。この擬似的な焦点は、この場合、個々の小平面３３によって生じる局部湾曲を無視することによって、反射鏡３の回転対称な放物面の基本形状の焦点と対応する。光照射野を広げるために、反射鏡３に対するランプ２の位置は変化させられる。そのため、反射鏡３とランプ２との間の間隔は、擬似的な焦点から反射鏡３に向かって動かされる。
【００４１】
別の実施例の場合、反射鏡３はプロジェクタに固定して配置させることができる。そして、ランプ２が、光ビーム幅を設定するために変位させられる。プロジェクタの操作形態は、それによって損なわれることはない。プロジェクタのビーム経路が収束するように設計することも考えることができる。その結果、広い光照射野の場合、放出光ビームＬは、まず、プロジェクタハウジング１の前面の領域で収束され、その後にのみ光が広がる。この場合、反射鏡３は、光照射野を広げるために、後方に変位させられる。このように、ランプは、反射鏡の擬似的な焦点の上流側の、反射鏡３の前面位置に変位させられる。一方、反射鏡３は、発生する光を束ねるためには後方に変位させられる。そのため、ランプ２は反射鏡の擬似的な焦点に持っていかれる。しかしながら、ここでも同様に、小平面３３の設計によって、光ビームＬの混合を生じさせる。そして、板の形をとった付加的な部品を必要とすることなく、所望の光照射野が対応して生成される。
【００４２】
プロジェクタ、特にキロワットの範囲の出力を有する高出力のプロジェクタが使用され得る。大出力が変換されるため、多くの熱がそのようなプロジェクタで発生する。そのため、プロジェクタの部品は耐熱の設計がなされる必要がある。これは、特に、反射鏡３に関係する。反射鏡の小平面３３は、反射鏡３が特に強烈に熱せられる領域では、ガラス或いはガラスセラミックのような特別な耐熱の物質から生成される。この場合、反射鏡３は、内部小平面リング３５aの領域で、光出力の大部分を反射する。そのため、特にそこで熱が発生し、小平面３３はこの領域で耐熱設計がなされなければならない。そのような対策は、外の領域３５d、３５eでは必要とされない。したがって、そこでは、例えば金属コートのガラスのような都合の良い材料から小平面３３を作成することが可能である。
【００４３】
プロジェクタを冷却する目的のために、対流冷却デバイス４が備わっている。この対流冷却デバイスは、図２から明らかなように、反射鏡３を部分的に囲んでいる。対流冷却デバイス４は、垂直方向の冷却空気の流れを生じさせる。この冷却空気は、熱を分散させて、熱をプロジェクタの上方に、そしてプロジェクタの外に変位させる。そのような冷却空気を、反射鏡３の内部領域で、及び反射鏡３を通して流れることを可能とするために、反射鏡３の上方及び下方の領域に、開口部を設けることが可能である。この開口部は個別の小平面３３を全体的に或いは部分的に除くことによって作られるものである。これによって、通路が形成され、この通路を経て、垂直方向の冷却空気の流れが、熱を、底部から上部まで反射鏡３を経て反射鏡３の外に分散させる。反射鏡３での光ビームの反射は、この場合、反射鏡３に開口部が作られることによって、ほとんど影響を受けない。これは、反射された光出力は反射鏡３の全領域にほぼ比例し、開口部は反射鏡３の全領域に比較して小さいからである。遠くの視野における配光は、従って、そのような対策によって影響は受けない。
【００４４】
図６a、６b及び７a、７bで図示されている反射鏡３の実施例の場合、切り抜き部３６は、反射鏡３の全体の横列或いは縦列の小平面３３を空いた状態にすることによって、反射鏡に形成される。
【００４５】
図６a及び６bには、反射鏡が示されている。その反射鏡では、反射鏡３の表面の環状の切り抜き部３６が、小平面３３のリング３５b'によって覆われている。リング３５b'は多くの小平面の横列から形成されており、切り抜き部３６の領域の反射鏡３に比べて拡大された直径及び大きな高さを有している。そして、リング３５b'は、反射鏡の軸から見た場合、実際の反射鏡３の後部に配置される。これによって、切り抜き部３６を有する反射鏡の配置を形成する。この場合、例えば、冷却空気の流れが、反射鏡３の内部及び反射鏡３を通って通り抜けることができる。一方、それと同時に、反射鏡３の光学的な振る舞いは、ほとんど損なわれない。
【００４６】
切り抜き部３６を覆う役目を果たしているリング３５b'は、この場合、実際の反射鏡３から半径方向に間隔が空いて離れており、切り抜き部３６の領域の反射鏡３の元の表面とほぼ平行に延びている。そして、反射鏡の軸の方向に、隣のリング３５a、３５cとそれぞれ重なり合っている。そのため、反射鏡の軸から見ると、特に反射鏡の軸上の可能なランプ位置から見ると、切り抜き部３６を完全に覆っている。このように、反射鏡３の切り抜き部３６から散乱された光から生じる損失を小さくすることができる。そのため、切り抜き部３６を備えた反射鏡３で得られる効率及び配光は、記載された方法で、ほとんど影響されない。
【００４７】
図７a及び７bに図示されている反射鏡３では、切り抜き部３６が冷却の流れのために形成されている。冷却の流れは、例えば、反射鏡３の小平面３３のセクタ型の領域がなくなってセクタ３４'によって覆われており、このセクタは反射鏡の軸から見ると、半径方向に間隔が空いていて実際の反射鏡３の後方に配置されている、という事実によっている。セクタ３４'は、多くの縦列の小平面３３によって形成されており、その切り抜き部３６の領域の反射鏡３の元の表面とほぼ平行に延びている。図７aから明らかなことは、一方で、セクタ３４'が、反射鏡の軸に沿った、及び反射鏡の軸に垂直な半径方向での高さが拡大されているということである。また、他方において、セクタ３４'は、反射鏡の軸から見た場合、外側に、つまり実際の反射鏡３に対して半径方向に向かって、オフセットが乗った状態で配置されているということである。この場合、セクタ３４'は、周囲方向でセクタ３４'が隣のセクタと重なり合うように、反射鏡の軸に垂直に、反射鏡３の周囲に沿って付加な設計をすることができる。
【００４８】
図６a、６b及び７a、７bによる反射鏡３は、従って、切り抜き部３６を有している。この切り抜き部３６は、反射鏡３及びランプ２の効果的な冷却を可能にしている。このランプは、反射鏡３の内部に配置されており、反射鏡３によって囲まれている。プロジェクタの光出力と配光は、セクタ３４'或いはリング３５b'の設計及び空間配置によって、ほとんど損なわれることはない。そして、切り抜き部３６を覆うためのセクションを形成する。この切り抜き部は、プロジェクタの光出力及び配光をほとんど損なわない。そのため、プロジェクタは、閉じられた反射鏡３を有する配置に相当する効率を有している。
【００４９】
ここで指摘されることは、図６a、６b及び７a、７bは、スケールに忠実に描かれていないということである。特に、切り抜き部３６を覆う役目を果たしているセクション３４'、３５'と反射鏡３との間の半径方向の間隔は、図示よりも小さくすることができる。
【００５０】
図６a、６b及び７a、７bに従った反射鏡３の実施例の場合、保証できることは、切り抜き部３６を備えた反射鏡に対して発生される配光は、リング３５b'或いはセクタ３４'での小平面の曲率及び配列に関して小平面３３の設計を修正することによって、切り抜き部３６がない反射鏡３の配光に相当しているということである。
【００５１】
想定できることは、冷却の点でさらなる改良が達成するために、単一の切り抜き部３６を形成するだけでなく、小平面３３のリング３５b'及び／又はセクタ３４'の多くを削除すること、オフセットを与えること、及び／又は剥がすことによって、反射鏡３に多くの切り抜き部を形成するということである。
【００５２】
プロジェクタの他の実施例が想定可能である。特に、本発明は、ここでは、光照射野を形成するために、小平面化された反射鏡３を使用した発散ビームの経路を有するプロジェクタの助けを借りてこれまで説明してきた。しかしながら、小平面化された反射鏡３の設計によって、同様に、散乱角度の広い範囲にわたって、所望の配光を有する収束ビーム経路をもったプロジェクタを生み出すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】正面からプロジェクタを見たときの、小平面反射鏡を有するプロジェクタの正面図である。
【図２】プロジェクタハウジングが切り取られた状態の、小平面化された反射鏡を有するプロジェクタの側面の一部断面図である。
【図３】反射鏡の、反射鏡の軸に垂直な平面への投影を示す図である。
【図４】反射鏡の、反射鏡の軸に平行な長手方向の平面への投影を示す図である。
【図５ａ−５ｂ】異なる位置における反射鏡の二つの略断面図である。
【図６ａ−６ｂ】環状の切り抜き部を有する反射鏡の略図である。
【図７ａ−７ｂ】セクタ型の切り抜き部を有する反射鏡の略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１            プロジェクタハウジング
２            ランプ
３            反射鏡
４            対流冷却デバイス
５            カバー要素
１０          プロジェクタハウジングの中間領域
１１          プロジェクタハウジングの前面領域
２０          ランプベース
３１          反射鏡の第一の開口部
３２          反射鏡の第二の開口部
３３          小平面
３４          セクタ
３４'         セクタ
３５a−e      リング
３５b'        リング
３６          切り抜き部
L             光ビーム
V             変位方向
【図１】
2008544321.tif 000003
【図２】
2008544321.tif 000004
【図３】
2008544321.tif 000005
【図４】
2008544321.tif 000006
【図５ａ】
2008544321.tif 000007
【図５ｂ】
2008544321.tif 000008
【図６ａ】
2008544321.tif 000009
【図６ｂ】
2008544321.tif 000010
【図７ａ】
2008544321.tif 000011
【図７ｂ】
2008544321.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと反射鏡とを有するプロジェクタであって、
この反射鏡はランプによって放出される光ビームを当該プロジェクタの光出口開口部に向かって反射させるものであり、
当該プロジェクタは、前記反射鏡及び前記ランプの位置をお互いに対して変化させるとともに、前記反射鏡及び／又は前記ランプを変位させることによって前記放出光の配光を設定することが可能になっているプロジェクタであり、
前記反射鏡（３）は、前記ランプ（２）によって放出される光ビーム（L）を反射するための反射表面を形成するための小平面（３３）を備えており、
前記小平面（３３）は、前記光ビーム（L）が所望の配光を有する光照射野を発生するとともに、その光ビームの幅が前記反射鏡（３）及び／又は前記ランプ（２）を変位させることによって広い領域で設定可能となるように、それらの表面を形付けることによって形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記反射鏡（３）は、前記反射鏡の軸の周囲に沿って、複数のセクタ（３４）に分割され、そのセクタでは前記小平面（３３）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記セクタ（３４）は、前記反射鏡（３）の前記第一の開口部（３１）から、光出口開口部としての役目を果たす前記第二の開口部（３２）に延びているとともに、縦列の小平面（３３）を形成していることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記縦列の小平面（３３）から成る前記セクタ（３４）は、周期的な反射鏡構造を形成していることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記セクタ（３４）の周期的な配置によって、前記小平面（３３）は、前記反射鏡の軸に関して同心である横列の同一小平面（３３）を形成し、前記小平面（３３）は横列ごとに形状及び配置が異なっていることを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記プロジェクタの前記光出口開口部を覆っている前記カバー要素（５）に加えて、追加の板が前記プロジェクタハウジングの前記光出口開口部の領域に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記板は、レンズ板、散乱板及び／又はステップ板として設計されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記ランプ（２）によって出力される熱を分散させる対流を生成するために、前記ランプ（２）を部分的に囲んでいる対流冷却デバイスによって特徴付けられている請求項１から７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記反射鏡（３）は開口部を有し、この開口部は個々の小平面（３３）を完全或いは部分的に取り除くことによって形成されており、この開口部を経て、前期対流冷却デバイスによって生成される冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
一つ又は二つ以上の横列の小平面（３３）を有する前記反射鏡（３）の環状領域がなくなっており、それによって、前記反射鏡（３）の前記領域に切り抜き部（３６）が作られ、この切り抜き部を介して冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
一つの或いは二つ以上の縦列（３４）の小平面（３３）を有する前記反射鏡（３）の領域がなくなっており、そのため、前記反射鏡（３）の表面に切り抜き部（３６）が設けられ、この切り抜き部を介して冷却空気の流れが前記反射鏡（３）を貫通して流れることが可能となっていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
前記切り抜き部（３６）は、反射する小平面（３３）から形成されるセクション（３４'、３５b'）によって覆われており、前記反射鏡（３）の表面から半径方向に間隔が空いて離れており、実際の反射鏡（３）の表面とほぼ平行に延びていることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１３】
前記切り抜き部（３６）を覆うために形成されたセクションは小平面（３３）から形成されており、この小平面の表面形状及び配置は、前記反射鏡（３）が所望の配光を生み出すように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のプロジェクタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
プロジェクタの他の実施例が想定可能である。特に、本発明は、ここでは、光照射野を形成するために、小平面化された反射鏡３を使用した発散ビームの経路を有するプロジェクタの助けを借りてこれまで説明してきた。しかしながら、小平面化された反射鏡３の設計によって、同様に、散乱角度の広い範囲にわたって、所望の配光を有する収束ビーム経路をもったプロジェクタを生み出すことも可能である。
ここで、実施形態に記載された発明のうちで特許請求の範囲には記載されていない発明を以下に列挙する。
[１]請求項１に記載された発明において、
前記放出光の光ビーム幅を表している半散乱角は、約１０°と５０°との間の範囲で設定可能であるように構成されているプロジェクタ。
[２] 請求項１に記載された発明において、
前記反射鏡（３）によって反射される前記光ビーム（L）は、発散光ビーム（L）として前記プロジェクタから放出されるように構成されているプロジェクタ。
[３] 請求項１に記載された発明において、
前記ランプ（２）及び前記反射鏡（３）はプロジェクタハウジング（１）に配置され、そのプロジェクタハウジングは透明なカバー要素（５）によって覆われる光出口開口部を有するように構成されているプロジェクタ。
[４] [３]に記載された発明において、
前記ランプ（２）と反射鏡（３）との間の間隔は、前記放出する光の光ビーム幅を広げるために反射鏡に沿ってその間隔を狭めることが可能であり、光ビーム幅を狭めるためにその間隔広げることが可能となるように構成されているプロジェクタ。
[５] [４]に記載された発明において、
前記ランプ（２）は、前記プロジェクタハウジング（１）に固定して配置され、前記反射鏡（３）は前記反射鏡の軸に沿って変位可能になるように構成されているプロジェクタ。
[６] 請求項１に記載された発明において、
前記反射鏡（３）は、前記反射鏡（３）を形成する前記小平面（３３）の表面形状とは別に、前記反射鏡の軸の周りに回転対称に設計されている放物面或いは楕円体の基本形状を有するように構成されているプロジェクタ。
[７] [６]に記載された発明において、
前記反射鏡（３）は、ランプ（２）を保持するための第一の中央開口部（３１）及び光出口開口部としての第二の開口部（３２）を有するように構成されているプロジェクタ。
[８] [７]に記載された発明において、
前記ランプ（２）を保持するための前記第一の開口部（３１）及び光出口開口部としての役目を果たす前記第二の開口部（３２）は、前記反射鏡の軸方向で間隔が空いて離れているとともに、互いにほぼ平行及び前記反射鏡の軸に垂直に配置されるように構成されているプロジェクタ。
[９] 請求項１に記載された発明において、
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、平面、曲面或いは構造化された設計であるプロジェクタ。
[１０] [９]に記載された発明において、
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、一つの空間方向では凹状を有しており、もう一方の空間方向では凸状を有するように構成されているプロジェクタ。
[１１] [１０]に記載された発明において、
前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、前記反射鏡の軸及び横軸に沿った長手方向の断面で凹状を有するとともに、前記反射鏡の軸に垂直な断面では凸状を有するように構成されているプロジェクタ。
[１２] 請求項１に記載された発明において、
プロジェクタは、キロワット範囲の高出力のプロジェクタとして設計されているプロジェクタ。
[１３] [１２]に記載された発明において、
前記反射鏡（３）の耐熱設計の目的のため、前記反射鏡（３）を形成している前記小平面（３３）は、全体的に或いは部分的にガラス或いはガラスセラミックのような耐熱材で構成されており、単層或いは多層構造になるように構成されているプロジェクタ。
【国際調査報告】
2008544321.tif 000013
2008544321.tif 000014
2008544321.tif 000015
2008544321.tif 000016
2008544321.tif 000017
2008544321.tif 000018
2008544321.tif 000019
2008544321.tif 000020