Grossbildprojektoren

1. Grossbildprojektoren Eine Ausarbeitung von Christopher Gronwald, 2003

2. Gliederung • Grundlagen: • Anforderungen an eine Projektionslampe • Unterschiedliche Projektionslampen • Wechselspannungslampen (HMI) • Gleichspannungslampen (Xenon) • Optische Systeme • Lichtaustritt im Verhältnis zur Größe des Lichtbogens • Lichtverteilung • Betrachtung des HMI-Hochleistungsprojektors BP-6 Gold • Betrachtung verschiedener Xenon-Hochleistungsprojektoren • Anwendungsbeispiele

3. Anforderungen an eine Projektionslampe • Hohe Lichtausbeute • Stabile Lichtausbeute über die Lebensdauer • Gute Farbwiedergabe/weißes Licht (6000°K) • Punktförmige Lichtquelle • Ruhige Lichtquelle/keine Lichtpulsation

4. gebräuchliche Lampen • Zwei Arten von Lampen werden gebräuchlich bei Hochleistungs-Großbildprojektoren eingesetzt: • die mit Wechselspannung betriebene Bogenlampe, HMI-Lampe • die mit Gleichspannung betriebene Kurzbogenlampe, Xenon-Lampe

5. HMI-Lampen • Spannung wechselt mit der Netzfrequenz • zwei Hot Spots am Ende jeder Elektrode mit einer Lichtpulsation mit Netzfrequenz entstehen • Abstand der Elektroden bei einer 6000W HMI Lampe: • 21mm • HMI Lampen haben eine sehr gute Lichtausbeute: • 95 Lumen/Watt • Emittiertes Spektrum im sichtbaren Bereich: • 400 bis 750 nm(nicht gleichförmig) • das Licht erscheint bläulich

6. HMI-Lampen • Die Emittierte Lichtmenge fällt gleichmäßig über die Lebensdauer der Lampe ab • Die durchschnittliche Lebensdauer einer Lampe ist die Brennstundenanzahl nach der- statistisch betrachtet -50% aller Lampen noch 50% ihrer Lichtmenge leisten • Die Farbtemperatur schwankt während der Lebensdauer der Lampe von 5000°K bis 6000°K bei neuer Lampe, zum Ende der Lebensdauer zwischen 4000°K und 7000°K

7. HMI-Lampen • Unterschiedliche Lampen verändern in unterschiedlicher Weise ihre produzierte Lichtmenge über die Lebensdauer • Der Einsatz von mehreren Projektoren ist durch die unterschiedliche Entwicklung von Lichtqualität und Farbtemperatur nahezu unmöglich

8. HMI-Lampen HMI-Lampe 1200W – kurz nach dem Einschalten

9. Xenon-Lampen • Die Xenon Lampe wird mit Gleichspannung betrieben • Es entsteht keine Lichtpulsation zwischen Anode und Kathode • Durch Fortschritte in der Leistungselektronik bleibt der Einsatz von Xenon Lampen nicht mehr auf den stationären Einsatz (Kino) beschränkt. • Früher waren mehrere hundert Kilo schwere Gleichrichter nötig, um die Lampen mit 150A zu betreiben • Heute stehen mobile elektronische Vorschaltgeräte zur Verfügung • Die Größe des nutzbaren Teils des Lichtbogens hat bei einer 7kW Xenon- Lampe eine Größe von ca. 5mm • Dies bedeutet eine annähernd punktförmige Lichtquelle

10. Xenon-Lampen • Das Lichtspektrum ist nahezu gleichförmig im sichtbaren Bereich zwischen 400 und 750 nm, so dass alle Farbtöne mit gleicher Intensität dargestellt werden • Die Xenon Lampe hält ihre Qualitäten in der Farbtemperatur und in der Lichtmenge über die gesamte Lebensdauer bei • Es gibt nur einen geringen Lichtverlust am Ende der Lebensdauer, der durch ein leichtes Anheben der Lampenspannung wieder kompensiert werden kann

11. Xenon-Lampen Xenon-Lampe

12. Optischer Aufbau eines HMI-Projektors • Das Gehäuse eines HMI-Projektors beinhaltet einen sphärischen Spiegel, eine Fresnel Linse in Nähe der Lampe, einen Hitzefilter und einer Kondensoroptik • Der optische Aufbau, der vergleichbar ist mit dem eines 24x36mm Projektors, hat einige Nachteile: • Das Licht, das vom sphärischen Spiegel reflektiert wird, wird über die Lampe zurück auf die Fresnel-Linse geworfen. Dies erhöht in beträchtlichem Maß die Temperatur an der Lampe und verkürzt somit deren Lebensdauer • Ein nicht zu vernachlässigender Teil des Lichts erreicht niemals den Reflektor oder die Fresnel Linse und verbleibt im Lampengehäuse. Es ist sehr einfach die Effizienz zu beurteilen indem man das Gehäuse öffnet: Alles Licht was nun aus dem Gehäuse fällt wird natürlich auch nicht durch das optische System auf die Leinwand gebracht.

13. Optischer Aufbau eines Xenon-Projektors • Das Gehäuse eines Xenon Projektors beinhaltet einen Elipsoid-Spiegel, einen Kaltlichtspiegel, ein Dimming Shutter, eine Streulinse und zwei Kondensorlinsen • Der Elipsoid Spiegel hat eine sehr hohe Effizienz, da sich die Lampe im zweiten Brennpunkt des Spiegels innerhalb des Reflektors befindet • Der Kaltlichtumlenkspiegel lässt ca. 95% der Infrarotstrahlung durch und reflektiert 98% des sichtbaren Lichts • Der Dimming Shutter ist innerhalb des Gehäuses zwischen Lampe und Dia angebracht und schützt das Dia vor Wärmestrahlung, wenn der Projektor gedimmt ist. (In diesen Shutter ist eine Streulinse (OLS = Optimal Light System) eingebaut, die zudem das Licht gleichmäßig auf dem Dia verteilt) • Die beiden Kondensorlinsen richten das Licht auf das Dia und in das Objektiv.

14. Optischer Lichtaustritt im Verhältnis zur Lichtbogengröße • Langbogenlampe • Die HMI 6kW Lampe ist eine Langbogenlampe mit einem Elektrodenabstand von 21mm • Das Licht hinter der Linse ist sehr gestreut, so dass lange Projektionsdistanzen schlecht möglich sind • Es können kaum bessere Objektive entwickelt werden, da keine Möglichkeit besteht das Licht wieder zu bündeln • Der beste Wirkungsgrad einer Langbogenlampe wird mit Objektiven kurzer Brennweite erzielt

15. Optischer Lichtaustritt im Verhältnis zur Lichtbogengröße • Kurzbogenlampe • Die Xenon 7kW Lampe ist eine nahezu punktförmige Lichtquelle, mit einer nutzbaren Lichtbogengröße von 5mm • Das Licht hinter der Streulinse ist nahezu parallel und verbleibt auch über lange Distanzen sehr konzentriert • Die Lampe ist daher hervorragend für lange Projektionsdistanzen geeignet • Kurzbogenlampen haben bei allen Brennweiten einen hervorragenden Wirkungsgrad • Objektive mit kurzer Brennweite erzeugen in der Mitte die Leinwand eine erhöhte Lichtstärke (Hot Spot)

16. Lichtverteilung einer Xenon-Lampe • Die Xenon Kurzbogenlampe hat einen sehr kleinen Hot Spot in der Nähe der Lampenkathode • Dadurch entsteht ebenfalls ein Hot Spot auf dem Dia • Um das Dia vor Zerstörung zu schützen, ist es notwendig das Lichtbündel aufzufächern, um die Lichtmenge im Zentrum des Dias zu reduzieren • Das Ergebnis ist, dass das Licht auf einem größeren Bereich, aber auch außerhalb des Dias, verteilt wird • HARDWARE XENON hat das Patent auf ein System, genannt OPTIMAL LIGHT SYSTEM (OLS), das in der Lage ist, den Hot Spot aufzulösen und alles Licht auf dem Dia zur Verfügung zu stellen • Man erreicht dadurch die doppelte Menge Licht auf dem Dia, eine exzellente Lichtverteilung und die Beseitigung der Gefahr der Diazerstörung durch Hitze

17. Vergleich der Lichtstärkeauf der Projektionsfläche (Angaben in lux)

18. Betrachtung verschiedener Großbildprojektoren • PANI Austria • Hochleistungs-HMI-Bühnenprojektor BP 6 Gold • Hardware XENON • System mit Single-Scroller • System mit Doppel-Scroller

19. PANI Austria • Hochleistungs-HMI-Bühnenprojektor BP 6 Gold- II

20. Maßzeichnung Projektor und Vorschaltgerät

21. PositionszeichnungProjektor mit studiotauglichem Aircondition-System • Feststellspindel • Seitenverstellung • Höhenverstellung • Klemmschrauben • Einrastknopf fürDiaverschiebung • Diajustierschrauben • Gehäusedeckel • Lampendeckel • Objektivtragbolzen • Bedienfeld am Projektor • Aircondition-Kühlsystem • Klimagerät • Hochleistungsgebläse • Verbindungsschlauch • Luftleitstutzen fürDiabelüftung

22. Aufbau • Das Leichtmetallgehäuse ist in einem stabilen, fahrbaren Untergestell justierbar gelagert • Mittels Feststellspindeln wird das Gerät an seinem Bestimmungsort fixiert • Mit Handrädern kann eine Seiten- und Höhenverstellung vorgenommen werden

23. Positionszeichnungoptisches System • Kaltlichtglasspiegel Ø 161mm • HMI-Lampe 6000W • Stufenlinse Ø 250mm • Wärme-Absorptionsfilter • Mittellinse Ø 230mm • Frontlinse wahlweise: 11-27cm – Ø 230mm33-60cm – Ø 230mm80-125cm – Ø 240mm

24. Auswahl des Objektivs • Je nach gewünschter Projektionsentfernung und Breite können unterschiedliche Objektivbrennweiten verwendet werden

25. Objektive • 8.1) Frontlinse(siehe (6) Positionszeichnung Kondensorsystem) • Im BP 6 Gold kommen je nach verwendeten Projektionsobjektiven 3 verschiedene Frontlinsen zum Einsatz: • Ø 230 mm/ f= 300 mm für Objektiv f= 11; 13, 5; 18; 22; 27 cm • Ø 230 mm/ f= 390 mm für Objektiv f= 33; 40; 50; 60 cm und ZOOM- Projektionsobjektiv f= 25- 60 cm • Ø 230 mm/f= 500 mm für Objektiv f= 80 und 125 cm

26. Objektive • 8.2) Projektionsobjektiv • Das optionale Objektiv (Brennweiten f= 11 cm bis 125 cm) und ein Projektions-ZOOM-Objektiv f= 25- 60 cm wird in die vier Objektivtragbolzen eingehängt und mit den Flügelmuttern fixiert. Die Brennweite f des zu verwendenden Objektives hängt von der Projektionsentfernung und der gewünschten Bildgröße ab. Sie kann mit Hilfe des Projektionsdiagrammes bestimmt werden. Die Schärfeeinstellung des Objektives erfolgt durch verschieben desselben in der Optischen Achse. Die Fixierung erfolgt mittels zweier Rändelmuttem am Objektiv.

27. Objektive • 8.3) Effekt- und Varioobjektive • Als Ergänzung zu den Projektionsobjektiven stehen Effekt- und Varioobjektive zur Verfügung. Die Effektobjektive (Brennweiten f= 80/100 mm, 110 mm, 150 mm, 180mm, 250 mm und 310 mm) haben große Lichtstärke mit guter Farbkorrektur und werden dort eingesetzt, wo eine Verstärkung der Tiefenwirkung und bewusste Verzerrung gewünscht wird. Mit Hilfe der Effekt- Vario- Objektive- f= 20- 40 cm/ motorisch und f= 30- 60 cm/ manuell - ist es möglich, innerhalb der Brennweitenbereiche jede Bildgröße zu projizieren; beim Objektiv f= 20- 40 cm/ motorisch kann man die Projektionsbildgröße mit verschiedenen Geschwindigkeiten verändern.

28. Zubehör • Klimagerät für Theater und Studioeinsatz • Universal Filmlaufwerk • Automatischer Diawechsler

29. FotosAußenansicht

30. FotosLinsensystem

31. Fotos18x18cm Dias

32. Hardware Xenon • Hardware Xenon bietet 2, 5 und 7 kW Hochleistungs-Projektoren für 18x18cm Dias an Titan 7 kW mit Diawechsler

33. Ausstattung • Hardware Xenon bietet Projektoren mit unterschiedlichen Ausstattungen an: • Diawechsler • Single-Scroller (einfaches Filmlaufwerk) • Double-Scroller (doppeltes Filmlaufwerk) • 360° Rotationshalterung mit Double-Scroller Laufwerk

34. Single-Scroller • Das Single-Scroller Laufwerk dient zum Abspielen von einem Filmstreifen

35. Double-Scroller • Das Double-Scroller Laufwerk ist zum gleichzeitigen, unabhängigen Abspielen von 2 Filmen geeignet • So kann z.B. ein Film als Maske und ein Film mit dem Inhalt genutzt werden • Variationsmöglichkeiten sind unbegrenzt

36. Double-Scroller mit 360° Rotationshalterung • Mit Hilfe dieser Halterung sind 360° Drehungen eines ganzen Double-Scroller Laufwerks möglich

37. Objektive • 5 unterschiedliche Objektive werden angeboten: • 185mm • 140mm • 105mm • 77mm (Besonderheit: Großes Bild bei geringer Projektionsdistanz / 20m Bild bei 10m Entfernung) • 57mm (Besonderheit: hemisphärische Projektion – z.B. zur Projektion einer Werbebotschaft in einen Heliumballon über einem Fußballstation etc.)

38. Anwendungsbeispiele • PANI und Hardware Xenon Projektoren im Einsatz

39. AnwendungsbeispielePANI BP-6 Gold

40. AnwendungsbeispielePANI BP-6 Gold

41. AnwendungsbeispielePANI BP-6 Gold

42. AnwendungsbeispielePANI BP-6 Gold

43. AnwendungsbeispielePANI BP-6 Gold

44. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Hotel Luxor in Las Vegas. Projektion auf einem „Waterscreen“.

45. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren 20th Century Fox Convention. Bild 27m, Projektionsdistanz 60m.

46. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Werbung auf einem Bahnhof. Bild 20m, Projektionsdistanz 70m.

47. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Projektion in der Salisbury Cathedral. Bild 40m, Projektionsdistanz 60m.

48. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Projektion auf einem „Waterscreen“

49. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Projektion auf einem „Waterscreen“

50. AnwendungsbeispieleHardware Xenon Projektoren Verkaufsstart eines neuen Autos. Projizierte Kulisse.