DE202008005376U1

DE202008005376U1 - Planetarium projector with one or more beam paths for the representation of fixed stars

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Publication number: DE202008005376U1
Application number: DE202008005376U
Authority: DE
Original assignee: BECKERT THORBEN; VARNHORST LUKAS
Current assignee: BECKERT THORBEN; VARNHORST LUKAS
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2018-04-19

Abstract

Planetariumsprojektor mit einem oder mehreren optischen Strahlengängen zur Darstellung von Fixsternen, wobei jeder Strahlengang eine Lichtquelle, eine Kondensoroptik, eine Projektionsschablone und eine Projektionsoptik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle jedes Strahlengangs aus einer einzelnen Lumineszenzdiode besteht.Planetarium projector with one or more optical beam paths for the representation of fixed stars, each beam path having a light source, a condenser optics, a projection screen and a projection optics, characterized in that the light source of each beam path consists of a single light emitting diode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Planetariumsprojektor mit einem oder mehreren optischen Strahlengängen zur Darstellung von Fixsternen, wobei jeder Strahlengang eine Lichtquelle, eine Kondensoroptik, eine Projektionsschablone und eine Projektionsoptik aufweist.The The invention relates to a planetarium projector with one or more optical beam paths for the representation of fixed stars, wherein each beam path is a light source, a condenser optics, a Projection template and a projection optics has.

Planetarien dienen der Veranschaulichung eines Sternenhimmels unter Berücksichtigung von Tages- und Jahreszeiten an jedem beliebigen geographischen Ort. Mit Hilfe eines Planetariumsprojektors werden auf der Innenfläche einer halbkugelförmigen Kuppel entsprechende Stern- und Planetenabbildungen projiziert. Die lückenlose Projektion innerhalb der Kuppel wird häufig durch eine passgenaue Darstellung einer Vielzahl von Einzelprojektionen erreicht. Für jede einzelne Projektion wird ein optischer Strahlengang benötigt, der eine Lichtquelle, eine das Licht bündelnde Optik, das zu projizierende Bild und eine Projektionsoptik umfasst. Da jede Einzelprojektion nur einen Teilabschnitt der Kuppel darstellt und die Projektionsoptik eine entsprechend lange Brennweite aufweist, bleibt die Gefahr optischer Verzerrungen in den Randbereichen der Projektion gering und gut kompensierbar. Bei sehr guter Darstellungsqualität treibt allerdings die Vielzahl der benötigten Strahlengänge den Preis und das Bauvolumen derartig aufgebauter Planetariumsprojektoren in die Höhe.Planetariums serve to illustrate a starry sky under consideration of day and seasons at any geographical location. With the help of a planetarium projector will be on the inner surface a hemispherical dome corresponding star and Planet pictures projected. The gapless projection within The dome is often characterized by a perfectly fitting representation achieved a variety of individual projections. For every single projection, an optical beam path is needed the one light source, the optics focusing the light, the to be projected image and a projection optics. As each Single projection represents only a portion of the dome and the projection optics have a correspondingly long focal length, the danger of optical distortions remains in the peripheral areas of the Projection low and well compensated. With very good presentation quality However, drives the variety of required beam paths the price and volume of such planetarium projectors in the air.

Die alternative Verwendung eines einzelnen Strahlengangs kann nur mit einer weit auffächernden Projektionsoptik arbeiten, um das Bild auf die gesamte Kuppelfläche zu projizieren. Dazu wird eine Weitwinkeloptik mit sehr kurzer Brennweite verwendet, deren Öffnungswinkel 180° oder mehr beträgt – eine so genannte Fischaugenlinse. Damit verbunden ist jedoch ein meist erheblicher Abfall der Bildqualität im Randbereich der Linse. Abbildungsfehler und Schärfeverluste beeinträchtigen sichtbar die Darstellungsqualität.The alternative use of a single beam path can only with a far fanning projection optics work to to project the image onto the entire dome surface. To a wide-angle lens with a very short focal length is used, whose opening angle 180 ° or more - a so-called Fisheye lens. However, this is associated with a mostly significant Drop in image quality at the edge of the lens. aberrations and sharpness losses visibly affect the Display quality.

Optisch-mechanische Planetariumsprojektoren sind üblicherweise mit mehreren Strahlengängen aufgebaut. Sie simulieren die relativ zur Erde stattfindende Bewegung des Sternenhimmels durch eine entsprechende Bewegung des Projektors.Optomechanical Planetarium projectors are usually with several Beam paths built. They simulate the relative to Earth moving motion of the starry sky through a corresponding Movement of the projector.

Digitale Geräte arbeiten dagegen oft mit einem einzelnen Strahlengang, der z. B. in Form eines Beamers realisiert und mit spezieller Weitwinkeloptik für eine Kuppelprojektion optimiert ist. Sie bieten in Kombination mit steuernden und Bildmaterial liefernden Computern eine enorme Vielseitigkeit, jedoch steht dieser Vorteil einem sehr hohen technischen Aufwand gegenüber, um eine mit den optisch-mechanischen Projektoren vergleichbare Qualität in der Darstellung zu erreichen. Es sind auch Planetarien bekannt, bei denen beide Projektortypen kombiniert werden. Dabei wird die Projektion des Fixsternhimmels vom optisch-mechanischen Projektor geleistet, ergänzt von digitalen Projektoren, die für die Darstellung einzelner Himmelsobjekte oder erläuternder grafischer, bildlicher und textlicher Darstellungen oft mit bewegten Bildern (Video bzw. grafisch animierte Darstellungen) geeignet sind.digital On the other hand, devices often work with a single beam path, the z. B. realized in the form of a beamer and with special wide-angle optics for a dome projection is optimized. They offer in combination with controlling and image-providing computers a tremendous versatility, However, this advantage is a very high technical effort opposite to one with the opto-mechanical projectors to achieve comparable quality in the presentation. There are also known planetariums, where both projector types be combined. At the same time the projection of the fixed star sky becomes provided by the optical-mechanical projector, supplemented by digital projectors used for the representation of individual Celestial objects or explanatory graphic, pictorial and textual representations often with moving images (video or graphically animated representations) are suitable.

Für die Projektion der Fixsterne sind verschiedene Systeme bekannt. Bei optisch-mechanischen Projektoren bauen diese prinzipiell auf Basis einer Schattenprojektion auf, indem eine Lichtquelle durch eine Lochmaske hindurch auf einer Projektionsfläche ein Abbild der Löcher erzeugt. Die Löcher sind derart positioniert, dass das erzeugte Projektionsbild den Fixsternhimmel simuliert. Über die Größe eines jeden Loches wird dabei die individuelle Lichtintensität des simulierten Sternes bestimmt. Abhängig von der Anzahl der verwendeten Strahlengänge wird eine entsprechende Zahl von Lochmasken eingesetzt, um eine lückenlose Kuppelprojektion des Sternenhimmels zu erhalten. Die Lochmasken werden häufig von präzise durchstochenen Metallfolien gebildet, deren Vorteil eine gute Lichtundurchlässigkeit der geschlossenen Flächen ist, die jedoch in der Herstellung sehr aufwändig und daher kostenintensiv sind. Einfacherweise werden oftmals speziell belichtete Dias als Lochmaske eingesetzt, deren Lichtdurchlässigkeit in den schwarzen Filmflächen jedoch immer noch so hoch ist, dass der Schwärzungsgrad des Himmelhintergrundes für eine gute kontrastreiche Darstellung der Sterne nicht ausreicht. Ein weiterer dadurch entstehender Nachteil ist die Sichtbarkeit der Übergänge zwischen den je Strahlengang nebeneinander projizierten Segmenten an der Projektionsfläche.For the projection of the fixed stars are known various systems. In the case of optical-mechanical projectors, these basically build up Base a shadow projection on by passing a light source through a shadow mask through on a projection screen Image of the holes produced. The holes are like that positioned so that the generated projection image the fixed star sky simulated. About the size of each Loches thereby becomes the individual light intensity of the simulated star determined. Depending on the number of used beam paths is a corresponding number from shadow masks used to a gapless dome projection of the To get starry sky. The shadow masks become common formed by precisely pierced metal foils whose Advantage a good opacity of the closed Surfaces, but which is very expensive to manufacture and therefore costly. Often often are specially exposed Slides used as a shadow mask, their translucence but still so high in the black movie screens is that the blackness of the sky background for a good contrasting representation of the stars is not enough. One Another disadvantage arising from this is the visibility of the transitions between the segments projected side by side for each beam path at the projection screen.

Als Lichtquelle werden in den optisch-mechanischen Projektoren zumeist Glüh- oder Gasentladungslampen eingesetzt. Für eine hohe Qualität der projizierten Bilder sind dabei die Lichttemperatur und eine ausreichende Lichtmenge von großer Bedeutung. Die von diesem verwendeten Lampentyp ausgehende Betriebswärme stellt ein großes thermisches Problem dar. Einerseits durch die während des Betriebes entstehenden Temperaturen in dem Strahlengang, andererseits durch den für die Ableitung der entstehenden Wärme erforderlichen Aufwand. Um eine möglichst hohe Lichtausbeute zu gewährleisten positioniert man die Lochmaske möglichst nahe an der Lichtquelle. Mit der Verminderung des Abstandes zur Lichtquelle nimmt aber auch die Intensität der von der Lichtquelle ausgehenden Wärme zu. Bei der Verwendung von Dias sind aufgrund der thermischen Empfindlichkeit des Filmmaterials Mindestabstände einzuhalten, damit die Dias keinen Schaden nehmen. So kann dieses Temperaturproblem entweder durch eine entsprechend voluminöse Baugröße, oder aber durch den Einsatz zusätzlicher Kühlsysteme kompensiert werden. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Energiebedarf für den Betrieb dieser Art von Lichtquellen.The light source used in the opto-mechanical projectors usually incandescent or gas discharge lamps. For a high quality of the projected images, the light temperature and a sufficient amount of light are of great importance. The heat generated by this type of lamp operating heat is a major thermal problem. On the one hand by the resulting during operation temperatures in the beam path, on the other hand by the effort required for the dissipation of the heat generated. In order to ensure the highest possible light output, the shadow mask is positioned as close as possible to the light source. With the reduction of the distance to the light source but also increases the intensity of the emanating from the light source heat. When using slides, due to the thermal sensitivity of the film material, minimum clearances must be maintained so that the slides are not damaged. Thus, this temperature problem kom either by a corresponding voluminous size, or by the use of additional cooling systems be pensiert. Another disadvantage is the high energy requirements for the operation of this type of light sources.

Ein alternativer Weg ist in der US 6,623,126 B2 beschrieben, die zum Aufbau eines Projektors für ein Planetarium die Anordnung einer Vielzahl von Leuchtdioden als Lichtquelle eines Strahlenganges vorschlägt. Dabei wird hier jedoch ausdrücklich nicht ein Einsatz als Fixsternprojektor vorgesehen. Als Grund dafür kann die Schwierigkeit gesehen werden, aus der Vielzahl einzelner Lichtquellen eine homogene Ausleuchtung einer Fläche zu erzeugen, die für eine hochwertige Darstellung des Fixsternhimmels notwendig ist. Der Aufwand zur Kompensation der unregelmäßigen Ausleuchtung über optische Systeme ist aufwändig und kostenintensiv, eine Anpassung über die eingesetzte Lochmaske geht zu Lasten der Abbildungsqualität.An alternative way is in the US 6,623,126 B2 described that proposes the construction of a projector for a planetarium the arrangement of a plurality of LEDs as a light source of a beam path. However, it is not explicitly intended to be used as a fixed star projector here. The reason for this can be seen as the difficulty of producing a homogeneous illumination of an area from the large number of individual light sources, which is necessary for a high-quality representation of the fixed star sky. The effort to compensate for the irregular illumination via optical systems is complex and expensive, an adaptation via the inserted shadow mask is at the expense of imaging quality.

Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik darin gesehen, einen Planetariumsprojektor mit einem oder mehreren optischen Strahlengängen zur Darstellung von Fixsternen der in Rede stehenden Art anzugeben, der bei geringer Baugröße, niedrigem Energiebedarf und einer kostengünstigen Herstellbarkeit eine gute Darstellungsqualität ermöglicht.in the With regard to the prior art described above, a technical problem seen in it, a planetarium projector with one or more optical beam paths for display indicate fixed stars of the type in question, the lower at Frame size, low energy consumption and a cost-effective Manufacturability allows a good presentation quality.

Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass die Lichtquelle jedes Strahlengangs aus einer einzelnen Lumineszenzdiode besteht.These The problem is first and foremost with the object of claim 1, wherein it is pointed out that the light source of each beam path from a single light emitting diode consists.

Diese einzelne Lumineszenzdiode bildet eine ideale, nahezu punktförmige Lichtquelle. Für den Zweck der realitätsnahen Fixsternprojektion ist eine Lumineszenzdiode geeignet, deren emittiertes Licht eine dem Tageslicht entsprechende Farbtemperatur aufweist, die gemäß Definition der DIN EN 12464 zwischen 5300 K und 6500 K liegt. Eine leichte Abweichung unter den Wert von 5300 K, bspw. 5000 K, ist tolerierbar und drückt sich in der optischen Wahrnehmung durch eine leicht rötlichere Abbildung der Lichtpunkte aus. Bei derartigen im Markt erhältlichen Lumineszenzdioden stellt sich beispielsweise bei einem typischen Durchlassstrom von 350 mA–700 mA eine Durchlassspannung von 3,15 V–3,99 V ein, so dass sich eine elektrische Leistung von 1,1 W–2,8 W ergibt. Bei diesen Betriebsbedingungen beträgt die ausgebrachte Lichtleistung dieser Lumineszenzdioden etwa 100 lm–180 lm. Die dabei erreichte Lebensdauer liegt ein Vielfaches über der von Glüh- oder Gasentladungslampen. Selbst nach 50000 Betriebsstunden erreichen derartige Lumineszenzdioden noch 70% ihrer ursprünglichen Lichtleistung. Von diesen Betriebsdaten sind die Betriebskosten für einen erfindungsgemäßen Planetariumsprojektor gleich in mehrfacher Hinsicht beeinflusst, indem die Anschaffungskosten der Beleuchtungsmittel niedrig, deren Austauschzyklen durch die hohe Lebensdauer lang sind und die Energiekosten weit unter denen liegen, die für einen Projektor herkömmlicher Bauart aufzuwenden sind.This single light emitting diode forms an ideal, almost punctiform light source. For the purpose of realistic fixed star projection, a light-emitting diode is suitable whose emitted light has a color temperature corresponding to the daylight, which, according to the definition of the DIN EN 12464 between 5300 K and 6500 K. A slight deviation below the value of 5300 K, for example 5000 K, is tolerable and is expressed in the optical perception by a slightly redder image of the light points. In the case of such luminescence diodes available on the market, for example, with a typical forward current of 350 mA-700 mA, a forward voltage of 3.15 V-3.99 V occurs, so that an electrical power of 1.1 W-2.8 W results , Under these operating conditions, the output light output of these light-emitting diodes is about 100 lm-180 lm. The lifetime achieved is many times that of incandescent or gas discharge lamps. Even after 50,000 operating hours, such light emitting diodes still reach 70% of their original light output. Of these operating data, the operating costs for a planetarium projector according to the invention are equally affected in several respects, by reducing the initial cost of the lighting means whose exchange cycles are long due to the long service life and the energy costs are far below those to be spent on a projector of conventional design.

In einer erweiterten Ausführungsform kann ein Effekt erzeugt werden, der den Anpassungsvorgang eines menschlichen Auges bei dem Wechsel von einer hellen Umgebungsausleuchtung in einen abgedunkelten Raum wie beispielsweise ein Planetarium unterstützt. Die Netzhaut eines Auges benötigt eine gewisse Zeit zur Anpassung an die veränderten Lichtbedingungen. Der verminderten Wahrnehmungsfähigkeit des unangepassten Auges kann entgegengewirkt werden, indem zu Beginn der Vorführungsveranstaltung eine lichtstärkere Projektion erfolgt, die nach einigen Minuten automatisch wieder auf eine dann angepasste, lichtschwächere Projektionslichtstärke reduziert wird. Das Ergebnis ist für den Betrachter der Vorführung eine gleichbleibende Betrachtungsqualität der Projektion über die gesamte Vorführungsdauer. Nach allgemeinen medizinischen Erkenntnissen kann diese Anpassungszeit durchschnittlich etwa 10 Minuten andauern. Erreicht wird dieser Effekt auf einfache Weise durch Variation des Durchlassstromes der an der Projektion beteiligten Lumineszenzdioden. So kann bspw. der jeweilige Durchlassstrom zum Projektionsbeginn auf einen zulässigen Maximalwert eingestellt werden, nach Verstreichen der gewählten Anpassungszeit den demgegenüber niedrigeren Nennbetriebswert des Durchlassstromes erreichen. Die Minderung des Durchlassstromes kann über die Anpassungszeit kontinuierlich erfolgen. Dabei kann auch durch eine nichtlineare Veränderung des Durchlassstromes über die Anpassungszeit der sich anfangs schneller, im Weiteren langsamer ablaufende Anpassungsvorgang der Netzhautempfindlichkeit nachvollzogen werden.In In an extended embodiment, an effect may be generated be the adaptation process of a human eye in the Change from a bright ambient illumination to a darkened one Space such as a planetarium supports. The Retina of an eye needs a certain amount of time to adapt to the changed light conditions. The diminished perceptiveness The unadapted eye can be counteracted by starting at the beginning the demonstration event a brighter Projection occurs automatically after a few minutes a then adapted, fainter projection light intensity is reduced. The result is for the viewer Demonstration of a consistent viewing quality the projection over the entire duration of the demonstration. According to general medical findings, this adjustment time last about 10 minutes on average. This is achieved Effect in a simple manner by varying the forward current of the Luminescent diodes involved in the projection. For example, the respective forward current at the beginning of the projection to a permissible Maximum value can be set after the elapse of the selected Adaptation time the contrary lower nominal operating value reach the forward current. The reduction of the forward current can be done continuously over the adaptation period. there may also be due to a non-linear change in the forward current the adaptation time is initially faster, then slower completed adjustment process of retinal sensitivity become.

Zum Aufbau eines Strahlengangs folgt nach der Lumineszenzdiode in Lichtaustrittsrichtung nun eine Kondensoroptik. Diese besteht üblicherweise aus einer oder mehreren Sammellinsen, die das von der etwa punktförmigen Lichtquelle radial austretende Licht sammeln und bündeln. Dabei wird eine kurze Brennweite angestrebt, so dass die Kondensoroptik möglichst nah an der Lichtquelle angeordnet werden kann. Damit wird einerseits eine kompakte Bauweise unterstützt, andererseits wird so die größtmögliche Menge des von der Lichtquelle erzeugten Lichtes für die Projektion genutzt. Die in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel verwendete Lumineszenzdiode emittiert die intensivste Lichtmenge innerhalb eines Lichtaustrittswinkels von etwa 160°. Idealerweise ist die Kondensoroptik in punkto Baugröße und Positionierung derart darauf abgestimmt, dass die innerhalb dieses Lichtaustrittswinkels emittierte Lichtmenge weitestgehend von der in Lichtrichtung ersten Linse der Kondensoroptik aufgenommen werden kann. Besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von zwei Sammellinsen mit sehr kurzer Brennweite erwiesen, die einen stark konvergierenden Strahlengang ermöglichen. Die Sammellinsen haben beispielsweise jeweils einen Durchmesser von 50 mm bis 80 mm, vorzugsweise 65 mm, und eine Brennweite < 10 cm, vorzugsweise 8,3 cm. Damit ist die Kondensoroptik so ausgelegt, dass die in Lichtrichtung hinter ihr angeordnete Projektionsschablone vollständig im Strahlengang liegt und dieser Strahlengang vollständig durch die Lichteintrittslinse des weiter in Lichtrichtung nachfolgenden Projektionsobjektivs fällt.To construct a beam path, a condenser optic now follows the light emitting diode in the light exit direction. This usually consists of one or more converging lenses, which collect and concentrate the light emerging from the approximately punctiform light source radially. In this case, a short focal length is desired so that the condenser optics can be arranged as close as possible to the light source. On the one hand a compact design is supported, on the other hand the largest possible amount of light generated by the light source is used for the projection. The light-emitting diode used in the embodiment of the invention emits the most intense amount of light within a light exit angle of about 160 °. Ideally, the condenser optics is matched in terms of size and positioning so that the amount of light emitted within this light exit angle are largely absorbed by the first lens of the condenser optics in the light direction can. Particularly advantageous has proven the use of two converging lenses with a very short focal length, which allow a highly converging beam path. The collecting lenses, for example, each have a diameter of 50 mm to 80 mm, preferably 65 mm, and a focal length <10 cm, preferably 8.3 cm. Thus, the condenser optics is designed so that the arranged in the light direction behind her projection template is completely in the beam path and this beam path completely falls through the light inlet lens of the subsequent projection in the light direction projection lens.

Als geeignete Projektionsschablone hat sich zum Beispiel ein Bauteil erwiesen, das in der Beleuchtungstechnik als Gobo (kurz für „graphical optical blackout”) bekannt ist. Ein derartiges Gobo besteht aus einem lichtdurchlässigen Träger aus üblicherweise parallel geschliffenem Glas, der eine lichtundurchlässige Beschichtung mit z. B. Chrom oder Silber aufweist. Zur Erzeugung einer partiell lichtdurchlässigen Projektionsschablone wird die lichtundurchlässige Beschichtung gezielt an den gewünschten Stellen mit geeigneten Mitteln, beispielsweise Laserstrahlen, abgetragen. Für die Erzeugung einer Projektionsschablone zur Darstellung von Fixsternen wird die Beschichtung des Gobos entsprechend punktuell entfernt. Jedes Loch erzeugt in der Projektion einen Stern, wobei die Anordnung der Löcher in ihrer Gesamtheit der realitätsnahen Darstellung des Sternenhimmels dient. Die Auswahl der Sterne für eine Projektion des Sternenhimmels geschieht üblicherweise auf Grundlage eines Sternenkatalogs, beispielsweise dem Bright-Star-Katalog. Ausgehend von diesen Sternendaten wird mit für den technischen Bereich der Optik geläufigen Berechnungen ermittelt, wo genau für jedes verwendete Gobo die Löcher erzeugt werden müssen. Dabei sind die Anzahl der in dem Planetariumsprojektor verwendeten Strahlengänge, die jedem Strahlengang zuzuordnende Projektionsfläche bei der Kuppelprojektion, sowie die Lage, Ausrichtung und optische Eigenart jedes Strahlenganges zu berücksichtigen. Auch die individuelle Sternenhelligkeit spielt für eine realistische Simulation eine Rolle, die durch entsprechend unterschiedliche Lochdurchmesser realisiert wird. In den hier beispielhaft beschriebenen Strahlengängen verwendete Gobos weisen Lochgrößen von etwa 0,012 mm zur Darstellung der kleinen Sterne und etwa 0,27 mm zur Abbildung der großen Sterne auf.When suitable projection template has, for example, a component In the lighting technology, this is known as Gobo (short for "graphical optical blackout ") is known. Such a gobo exists from a translucent carrier usually parallel cut glass, which is an opaque Coating with z. B. chromium or silver. To produce a partially translucent projection template the opaque coating is targeted to the desired locations by appropriate means, for example Laser beams, worn. For generating a projection template to depict fixed stars, the coating of the gobo becomes punctiform away. Each hole produces a star in the projection, where the arrangement of the holes in their entirety of the realistic Representation of the starry sky serves. The selection of stars for one Projection of the starry sky usually happens Basis of a star catalog, for example the Bright Star catalog. Starting from these star data is with for the technical The field of optics commonly calculates where exactly for each Gobo used the holes produced Need to become. Here are the number of people in the planetarium projector used beam paths attributable to each beam path Projection surface in the dome projection, as well as the location, Alignment and optical character of each beam path to be considered. The individual star brightness plays for a realistic simulation has a role that varies accordingly Hole diameter is realized. In the examples described here by way of example Beams used gobos have hole sizes of about 0.012 mm to represent the small stars and about 0.27 mm to image the big stars.

Dem weiter in Lichtrichtung nachfolgenden Projektionsobjektiv kommt die Aufgabe zu, die aus der Projektionsschablone austretenden Lichtstrahlen optisch einwandfrei auf die Projektionsfläche zu projizieren. Dabei spielt die über die Abbildungsfläche erreichte Abbildungsschärfe, eine hohe Lichtstärke und eine über die Fläche gleichmäßige Lichtverteilung eine wichtige Rolle. Diese Aufgabe wird umfassend und kostengünstig von Standardobjektiven erfüllt, die für fotografische Zwecke allgemein erhältlich sind. Derartige Standardobjektive sind wechselbar ausgeführt, d. h. sie verfügen über eine standardisierte Befestigungseinrichtung wie eine Schraub- oder eine Bajonetthalterung, die mit einem entsprechend korrespondierenden Gegenstück am Planetariumsprojektorgehäuse zusammenwirkt. Es werden dabei Objektive mit Festbrennweiten und mit variablen Brennweiten unterschieden. Für die Konzeption eines ortsfest in einem Planetarium installierten Pla netariumsprojektors sind Objektive mit fester Brennweite, beispielsweise 35 mm, völlig ausreichend. Für einen transportablen Planetariumsprojektor sind jedoch Objektive mit variabler Brennweite, so genannte Zoom-Objektive, mit Brennweiten von z. B. 24–60 mm von Vorteil, da mit diesen eine Anpassung an unterschiedliche Projektionskuppelgrößen geleistet werden kann. Es stehen auch Zoom-Objektive mit einer motorisch betriebenen Zoom-Einrichtung zur Verfügung. Damit ist auch eine Ausführungsform eines Planetariumsprojektors vorstellbar, die eine rechnergesteuerte Anpassung an variable Projektionsbedingungen mit Hilfe dieser Motor-Zoom-Einrichtung leistet. Insbesondere bei einer Vielzahl von Strahlengängen kann so eine genaue und exakte Einstellung aller an der Projektion beteiligten Objektive durchgeführt werden, die manuell ausgeführt mit einem sehr großen Aufwand verbunden wäre.the continues in the light direction subsequent projection lens the task to, the emerging from the projection template light beams optically to project perfectly onto the screen. there plays over the pictorial surface Picture sharpness, a high luminous intensity and an over the surface uniform light distribution an important role. This task will be comprehensive and cost effective met by standard lenses that are for photographic Purposes are generally available. Such standard lenses are exchangeable, d. H. they have a standardized fastening device such as a screw or a Bayonet bracket corresponding with a corresponding Counterpart on planetarium projector housing cooperates. There are lenses with fixed focal lengths and variable focal lengths distinguished. For the concept of a stationary in one Planetarium installed Pla netariumsprojektors are lenses with fixed focal length, for example, 35 mm, completely sufficient. However, for a portable planetarium projector Lenses with variable focal length, so-called zoom lenses, with focal lengths of z. B. 24-60 mm advantageous because with this adaptation to different projection dome sizes can be done. There are also zoom lenses with a motor powered zoom facility available. This is also true an embodiment of a planetarium projector conceivable the computer-controlled adaptation to variable projection conditions with the help of this engine zoom facility. Especially at a variety of beam paths can be as accurate and exact adjustment of all lenses involved in the projection be performed manually with would be a huge effort.

Ein Planetariumsprojektor weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine so große Zahl von Strahlengängen auf, dass durch eine lückenlose Darstellung der mit ihnen erzeugten Einzelprojektionen auf der Projektionsfläche der Eindruck eines einzigen gleichmäßigen Gesamtbildes erreicht wird. Um die Abbildungsfehler möglichst gering zu halten wird die projizierte Bildgröße eines Strahlenganges so eingestellt, dass die Bildränder die Randbereiche der verwendeten Projektionsobjektive möglichst nicht verwenden. Dabei hat sich eine Anzahl von 32 Strahlengängen für eine komplette Darstellung des nördlichen und des südlichen Fixsternhimmels herausgestellt, von denen jedoch in der üblichen halbkugelförmigen Projektionskuppel nur 16 Strahlengänge – also die Hälfte – an einer Darstellung aktiv beteiligt sind. Als günstige Körperform zur Montage aller Strahlengänge hat sich die eines abgestumpften Ikosaeders erwiesen. Die kugelnahe Form wird hier durch eine Anordnung von 20 Sechsecken und 12 Fünfecken gebildet, indem jedes dieser Fünfecke von fünf Sechsecken umgeben wird. Die sich daraus ergebende wabenförmige Struktur ähnelt dem bekannten Aufbau eines Fußballs. Die sich somit aus 32 flächigen Elementen bildende Struktur wird auf jeder Fläche mit einem Strahlengang ausgestattet, dessen optische Achse rechtwinklig zur Fläche ausgerichtet ist. Zur Simulation der Sternenbewegungen wird, wie bereits eingangs geschildert, der Planetariumsprojektor bewegt. Um dieses zu bewerkstelligen werden bekannte Planetariumsprojektoren in eine oftmals hantelförmige Geräteform gebracht, wobei der nördliche Fixsternhimmel von einer mit den entspre chenden Strahlengängen ausgestatteten Kugel am einen Hantelende, der südliche Fixsternhimmel von einer ebensolchen Kugel am anderen Hantelende projiziert wird. Der hantelförmige Planetariumsprojektor ist so in einer sockelartigen Aufnahme gelagert, dass durch eine motorisch unterstützte Verkippbarkeit des Projektors zusammen mit der Drehbarkeit der kugelförmigen Fixsternhimmelprojektoren alle Bewegungsfreiheiten geschaffen sind, um eine realitätsnahe Simulation der Sternenbewegungen zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung weicht in ihrer Bauweise insofern von der Hantelform ab, dass an den Hantelenden jeweils Teilkugeln angeordnet sind und der Abstand der Teilkugeln zueinander bis auf den notwendigen Raum reduziert ist, der für eine mechanische Lagerung und die zur Übertragung der elektrischen Signale notwendigen Schleifringe benötigt wird. Ausgehend von der geometrischen Grundform des abgestumpften Ikosaeders ist eine genaue halbkugelförmige Trennung des Körpers nicht bei gleichzeitig vollem Erhalt aller flächigen Elemente möglich. Es wurde eine Schnittlinie gewählt, die unterhalb der geometrischen Kugelmitte liegt und bei entsprechend etwas über eine Halbkugel hinausgehender Größe jeweils 16 Strahlengänge mit den vollständigen dazugehörigen Flächenelementen, sowie die im Bereich der Trennungslinie liegenden geschnittenen und daher keine Strahlengänge tragenden Teilflächen umfasst.In a preferred embodiment, a planetarium projector has such a large number of beam paths that the impression of a single uniform overall image is achieved on the projection surface through a complete representation of the individual projections produced on them. In order to keep the aberrations as small as possible, the projected image size of a beam path is adjusted so that the image edges do not use the edge regions of the projection lenses used as far as possible. In this case, a number of 32 beam paths for a complete representation of the northern and southern fixed star sky has been found, of which, however, in the usual hemispherical projection dome only 16 beam paths - ie half - are actively involved in a representation. As a favorable body shape for mounting all the beam paths of a truncated icosahedron has been found. The spherical shape is formed here by an arrangement of 20 hexagons and 12 pentagons, each of these pentagons being surrounded by five hexagons. The resulting honeycomb structure is similar to the well-known construction of a football. The structure, which thus consists of 32 flat elements, is equipped on each surface with a beam path whose optical axis is oriented at right angles to the surface. To simulate the movements of the stars, the planetarium projector is moved, as already mentioned. To accomplish this known planetarium projectors are brought into an often dumbbell-shaped device form, the northern fixed star sky is projected by a ball equipped with the corre sponding beam paths at one end of the dumbbell, the southern fixed star sky of a similar ball at the other end of the dumbbell. The dumbbell-shaped planetarium projector is mounted in a socket-like receptacle such that all motion freedoms are created by a motor-assisted tiltability of the projector together with the rotatability of the spherical fixed-star sky projectors in order to generate a realistic simulation of the star movements. The present invention deviates in their construction in so far from the dumbbell shape that partial balls are arranged at the dumbbell ends and the distance of the partial balls is reduced to each other to the necessary space, which requires a mechanical storage and necessary for the transmission of electrical signals slip rings becomes. Based on the basic geometrical shape of the truncated icosahedron, an exact hemispherical separation of the body is not possible while at the same time preserving all planar elements. A section line has been selected which lies below the geometric center of the sphere and in the case of a size corresponding to slightly more than a hemisphere, comprises in each case 16 beam paths with the complete associated surface elements, as well as the cut surfaces lying in the region of the parting line and therefore no beam paths.

Zur Montage der einzelnen Strahlengänge wird jede Projektorteilkugel von einem Innen- und einem Außenkörper gebildet, die konzentrisch voneinander beabstandet sind. Beide weisen die zuvor beschriebene Form des abgestumpften Ikosaeders auf, so dass jeder Fläche des Innenkörpers eine korrespondierende Fläche des Außenkörpers zugeordnet werden kann. Der Innenkörper wird in einer bevorzugten Ausgestaltung vollflächig aus einem Material mit guten Wärmeleiteigenschaften gebildet, beispielsweise Aluminium. Die Lumineszenzdioden der einzelnen Strahlengänge sind direkt auf den fünf- bzw. sechseckigen Einzelflächen des Innenkörpers montiert. Die für eine Flächenmontage geeigneten Lumineszenzdioden können auf diesem Weg die bei ihrem Betrieb entstehende Wärme über die Flächen des Innenkörpers ableiten. Alternativ ist auch ein gitterartiger, flächenloser Rahmenaufbau für den Innenkörper angedacht. Hierbei werden die Lumineszenzdioden an ihrem Rand gefasst und so mit dem gitterartigen Rahmen verbunden, dass ihre Ausrichtung der der flächengestützten Montage entspricht. Begüns tigt durch den flächenlosen Aufbau wird hier die Betriebswärme über die hier ungehindert gegebenenfalls von einem Ventilator unterstützt zirkulierende Luft abgeführt. Die für jeden Strahlengang weiter benötigten Elemente wie Kondensorlinsen, Projektionsschablone und Projektionsobjektiv werden baulich mit den korrespondierenden Flächen des Außenkörpers verbunden. Die zum Innenkörper hin orientierten Sammellinsen der Kondensoroptik sind fest von einem die Linsen gemeinsam tragenden Rahmen umfasst. Dieser Rahmen wird mit einem weiteren Rahmen verbunden, der in geeigneter Weise die Projektionsschablone haltert. Sowohl der die Kondensoroptik wie auch der die Projektionsschablone bildende Rahmen kann alternativ mit Justiereinrichtungen ausgestattet sein, mit denen die durch die Rahmen gefassten Elemente zueinander oder zu den weiteren den Strahlengang bildenden Elementen ausrichtbar sind. Damit ist gewährleistet, dass alle Elemente auf die gemeinsame optische Achse des durch sie gebildeten Strahlenganges eingestellt sind. Die Projektionsobjektive sind außen auf den Flächenelementen des Außenkörpers angebracht. Sie sind ebenfalls auf die optische Achse des jeweiligen Strahlenganges ausgerichtet und mit dem Flächenelement klemm- oder klebeverbunden. Alternativ kann das Flächenelement mit einer schraub- oder bajonettartigen Aufnahme ausgestattet sein, die das passende Gegenstück zu der an marktüblichen Projektionsobjektiven verwendeten Befestigungstechnik bilden.to Mounting of the individual beam paths becomes every projector part ball formed by an inner and an outer body, which are concentrically spaced from each other. Both have the previously described form of the truncated icosahedron, so that each surface of the inner body a corresponding Be assigned surface of the outer body can. The inner body is in a preferred embodiment full surface of a material with good thermal conductivity formed, for example aluminum. The light emitting diodes of the individual Beam paths are directly on the five- or hexagonal Single surfaces of the inner body mounted. The for a surface mounting suitable light-emitting diodes can in this way the heat generated during their operation derive the surfaces of the inner body. alternative is also a grid-like, surfaceless frame construction for the inner body thought. Here are the light-emitting diodes grasped at its edge and thus connected to the lattice-like frame, that their orientation is that of the area-based Assembly corresponds. Favored by the landless Build up here is the operating heat over here unobstructed if necessary supported by a fan circulating air dissipated. The for each beam path further required elements such as condenser lenses, projection template and projection lens are structurally associated with the corresponding Surfaces of the outer body connected. The towards the inner body towards converging lenses of the condenser optics are firmly covered by a lens supporting the frame together. This frame is connected to another frame that can be used in a suitable way Way the projection template holds. Both the condenser optics as well as the frame forming the projection template may alternatively equipped with adjusting devices with which by the framed elements to each other or to the other Beam path forming elements are aligned. This ensures that that all elements on the common optical axis of the through it formed beam path are set. The projection lenses are outside on the surface elements of the outer body appropriate. They are also on the optical axis of the respective beam path aligned and clamped or glued to the surface element. Alternatively, the surface element with a screw or Bayonet-type recording, which is the appropriate counterpart to that used in commercially available projection lenses Form fastening technology.

Erst die Montage der Innen- und Außenkörper auf einer sie gemeinsam tragenden Grundfläche komplettiert in einem Schritt alle Strahlengänge der Projektorteilkugel. Zur Gewährleistung der einwandfrei verlaufenden optischen Achsen der Strahlengänge kann auch die Verbindung zwischen Innen- und Außenkörper auf der gemeinsamen Grundfläche über geeignete Justiereinrichtungen verfügen.First the assembly of the inner and outer body on one they jointly carry the footprint completed in one Step all beam paths of the projector part ball. to Ensuring the perfect optical axes the beam paths can also be the connection between indoor and outer body on the common base above have suitable adjusting devices.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, welche jedoch mehrere Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigt:below the invention with reference to the accompanying drawings, which However, illustrate several embodiments, closer explained. It shows:

1 einen Planetariumsprojektor herkömmlicher Bauart in einer perspektivischen Darstellung; 1 a planetarium projector of conventional design in a perspective view;

2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Projektorteilkugel in einer explosionszeichnungsartigen, teilaufgebrochenen Darstellung unter Weglassung der Halterungen für die Bauelemente der Strahlengänge; 2 a perspective view of a projector part ball according to the invention in an exploded drawing, partially broken representation with omission of the brackets for the components of the beam paths;

3 der schematische, perspektivisch dargestellte Aufbau eines abgestumpften Ikosaeders 3 the schematic perspective structure of a truncated icosahedron shown

4 einen Aspekt der Ausrichtung von Innen- und Außenkörper der Projektorteilkugel anhand eines einzelnen Paares korrespondierender Flächen 4 an aspect of the orientation of the inner and outer body of the projector part ball on the basis of a single pair of corresponding surfaces

5 eine schematische Darstellung eines einzelnen Strahlengangs; 5 a schematic representation of a single beam path;

6 eine Schnittdarstellung eines Projektionsschablonenabschnitts; 6 a sectional view of a projection template section;

7 den schematischen Schnitt eines kompletten, idealisiert dargestellten Projektionsprojektors. 7 the schematic section of a complete, ideally projected projection projector.

Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu 1 ein bekannter und in herkömmlicher Bauweise ausgeführter Planetariumsprojektor 1 mit einer Projektorkugel 2 zur Darstellung des nördlichen Fixsternhimmels, einer Projektorkugel 3 zur Darstellung des südlichen Fixsternhimmels und einer die Projektorkugel 2 mit der Projektorkugel 3 verbindenden Zylinderröhre 4. Der von den Projektorkugeln 2 und 3 und der Zylinderröhre 4 gebildete, hantelartige Projektorträger 8 wird über eine die Zylinderröhre 4 durchdringende Projektorachse 5 auf zwei aus einem gemeinsamen Projektorsockel 6 im Wesentlichen vertikal ragenden Tragarmen 7 gelagert. Diese Ausgestaltung führt in Kombination mit verschiedenen, die Achsen in ihren Lagerpunkten drehenden Elektromotoren zu der notwendigen Beweglichkeit, um die Fixsterndarstellungen in Form einer Kuppelprojektion realitätsnah zu simulieren. Für die Darstellung einzelner Planeten, des Äquators, der Milchstraße oder des Meridians können im Bereich der Zylinderröhre 4 weitere Einzelprojektoren 9 untergebracht sein, die speziell für diese Darstellungen ausgelegt sind. Die für die Fixsternprojektion zuständigen Projektorkugeln 2 und 3 sind mit einer Viel zahl einzelner, im Inneren befindlicher Strahlengänge 10 ausgestattet, deren Projektionsobjektive 11 die Außenhüllen der Projektorkugeln 2 und 3 durchdringen.Shown and described is first with reference to 1 a well-known and conventionally designed planetarium projector 1 with a projector ball 2 depicting the northern fixed star sky, a projector globe 3 to depict the southern fixed star sky and one the projector globe 2 with the projector globe 3 connecting cylinder tube 4 , The projector balls 2 and 3 and the cylinder tube 4 formed, dumbbell-like projector support 8th becomes over a the cylinder tube 4 penetrating projector axis 5 on two from a common projector socket 6 essentially vertically projecting support arms 7 stored. This embodiment, in combination with various electric motors rotating the axles in their bearing points, leads to the necessary mobility in order to simulate realistically the fixed star representations in the form of a dome projection. For the representation of individual planets, the equator, the Milky Way or the meridian can be found in the area of the cylinder tube 4 further single projectors 9 housed, which are designed specifically for these representations. The projectors responsible for the fixed star projection 2 and 3 are with a lot number of individual, located inside beam paths 10 equipped, their projection lenses 11 the outer shells of the projector balls 2 and 3 penetrate.

Die in 2 dargestellte Projektorteilkugel 12 erfüllt die gleiche Projektionsaufgabe, wie die Projektorkugel 2 oder 3 eines wie in 1 gezeigten herkömmlichen Planetariumsprojektors 1. Die Projektorteilkugel 12 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Teilabschnitt eines abgestumpften Ikosaeders 13 gemäß der Darstellung in 3 gebildet. Die den abgestumpften Ikosaeder 13 trennende Schnittlinie 17 verläuft soweit unterhalb des Körpermittelpunktes, dass die im Körperumfang liegenden Sechseckflächen 14, deren größter Flächeninhalt oberhalb einer durch den Körpermittelpunkt laufenden Schnittlinie liegen würde, vollständig erhalten bleiben. Der so entstehende Teilkörperabschnitt umfasst sechs Fünfeckflächen 15 und zehn Sechseckflächen 14, sowie fünf Ergänzungsteilflächen 16 jeweils in der Form eines gleichschenkeligen Trapezes. Durch die annähernde Kugelform des abgestumpften Ikosaeders 13 und den einer Halbkugel stark angenäherten Teilkörperabschnitt wird zur Vereinfachung der verwendeten Begriffe im Folgenden der Teilkörperabschnitt als Projektorteilkugel 12 bezeichnet.In the 2 illustrated projector part ball 12 performs the same projection task as the projector ball 2 or 3 one like in 1 shown conventional planetarium projector 1 , The projector part ball 12 is in the illustrated embodiment of a portion of a truncated icosahedron 13 as shown in 3 educated. The truncated icosahedron 13 separating cut line 17 extends so far below the body center that the hexagon areas lying in the body circumference 14 whose largest surface area would lie above a section line running through the center of the body are completely preserved. The resulting partial body section comprises six pentagonal surfaces 15 and ten hexagon areas 14 , as well as five supplementary parts 16 each in the form of an isosceles trapezium. Due to the approximate spherical shape of the truncated icosahedron 13 and the hemisphere strongly approximated part body portion is to simplify the terms used below, the partial body portion as a projector part ball 12 designated.

Eine Projektorteilkugel 12 ist in einen Innenkörper 18 und einen Außenkörper 19 untergliedert, die über eine gemeinsame Basisfläche 20 miteinander in Verbindung stehen. Innenkörper 18 und Außenkörper 19 weisen beide die Körperform des abgestumpften Ikosaeders und damit auch eine identische Anzahl von Fünfeckflächen 15 und Sechseckflächen 14 auf. Beide Körper sind so zueinander ausgerichtet, dass ihre Körpermittelpunkte deckungsgleich sind. In dieser Ausrichtung sind sie mit der Basisfläche 20 verbunden, vorzugsweise schraubverbunden, so dass eine Feinjustage durch geeignete Verstellmöglichkeiten im Bereich der Schraubverbindungen zur Erlangung der Deckungsgleichheit der Körpermittelpunkte von Innenkörper 18 und Außenkörper 19 durchgeführt werden kann. Darüber hinaus sind Innenkörper 18 und Außenkörper 19 auf einer parallel zur Basisfläche liegenden Ebene so zueinander ausgerichtet, dass die korrespondierenden Fünfeckflächen 15 und Sechseckflächen 14 beider Körper zueinander stehen. Die schematische Darstellung von 4 zeigt anhand eines korrespondierenden Paares einer Außenkörperfläche 21 und einer Innenkörperfläche 22, dass alle ihre gegenseitig entsprechenden geometrischen Flächenpunkte auf gemeinsamen Linien liegen, die in ihrer jeweiligen Verlängerung durch den gemeinsamen Körpermittelpunkt 23 von Innenkörper 18 und Außenkörper 19 laufen.A projector part globe 12 is in an inner body 18 and an outer body 19 subdivided, which have a common base area 20 communicate with each other. inner body 18 and outer body 19 Both have the body shape of the truncated icosahedron and thus also an identical number of pentagonal surfaces 15 and hexagons 14 on. Both bodies are aligned with each other so that their body centers are congruent. In this orientation they are with the base surface 20 connected, preferably screw-connected, so that a fine adjustment by suitable adjustment in the region of the screw to obtain the congruence of the body centers of inner body 18 and outer body 19 can be carried out. In addition, inner bodies are 18 and outer body 19 aligned on a plane lying parallel to the base surface to each other so that the corresponding pentagonal surfaces 15 and hexagons 14 both bodies to each other. The schematic representation of 4 shows by means of a corresponding pair of an outer body surface 21 and an inner body surface 22 in that all of their mutually corresponding geometrical surface points lie on common lines which in their respective extension through the common body center 23 from inner body 18 and outer body 19 to run.

Diese zuvor beschriebenen Aspekte der Ausrichtung von Innenkörper 18 und Außenkörper 19 zueinander stellen sicher, dass die Abstände aller miteinander korrespondierenden Flächen gleich sind. Dieses ist eine notwendige Voraussetzung für die einwandfreie Funktion der einzelnen Strahlengänge 10, deren zusammenwirkende Komponenten an den Flächen des Innenkörpers 18 und des Außenkörpers 19 verteilt angeordnet sind. Zur Verdeutlichung zeigt 5 einen schematischen Aufbau eines einzelnen Strahlenganges 10. Die Lumineszenzdiode 24 ist in der bevorzugten Ausführungsform als für die Flächenmontage ausgelegtes Bauteil flächenparallel zu einer Innenkörperfläche 22 auf dieser angeordnet und damit schraub-, klemm-, klebe- oder auch lötverbunden. Es ist auch eine alternative Ausführungsform des Innenkörpers 18 vorgesehen, die eine flächenlose Gitterstruktur aufweist, innerhalb der die Lumineszenzdiode randseitig gefasst aufgenommen wird, so dass eine Wärmeableitung durch die innerhalb der Gitterstruktur zirkulierende Luft erfolgt.These aspects of inner body alignment described above 18 and outer body 19 to each other make sure that the distances of all corresponding surfaces are the same. This is a necessary prerequisite for the proper functioning of the individual beam paths 10 , their cooperating components on the surfaces of the inner body 18 and the outer body 19 are arranged distributed. For clarity shows 5 a schematic structure of a single beam path 10 , The light-emitting diode 24 is in the preferred embodiment as designed for surface mounting component surface parallel to an inner body surface 22 arranged on this and thus screwed, clamped, glued or soldered. It is also an alternative embodiment of the inner body 18 provided, which has a surface-free lattice structure, within which the LED is recorded bordered edge, so that a heat dissipation takes place through the air circulating within the lattice structure.

Das von der Lumineszenzdiode 24 emittierte Licht wird entsprechend der Bauteileigenart der verwendeten Lumineszenzdiode 24 abgestrahlt, in der Regel in einem gleichmäßig radial die Bauteilachse – in dieser Anordnung senkrecht auf der Innenkörperfläche 22 stehend – umgebenden Öffnungswinkel, der beispielsweise 160° (von der Bauteilachse ausgehend umlaufend 80°) beträgt. Das Licht trifft der Austrittsrichtung folgend auf die beabstandet angeordnete Kondensoroptik 25. Der Abstand zwischen der Lumineszenzdiode 24 und der Kondensoroptik ist so gewählt, dass möglichst viel, bevorzugt die gesamte innerhalb des Öffnungswinkels abgestrahlte Lichtmenge der Lumineszenzdiode 24 von der Kondensoroptik 25 aufgenommen werden kann. Diese besteht aus einer oder mehrerer, bevorzugt zwei Sammellinsen 26, die in einer geeigneten, üblicherweise rahmenartigen Halterung aufgenommen sind. Diese Halterung ist mit der Außenkörperfläche 21 beispielsweise schraubverbunden, dergestalt, dass hier eine sowohl radial wie auch axial auf die einzelnen oder auch gesamten Sammellinsen einwirkende Einstellmöglichkeit bezüglich der Ausrichtung auf die optische Achse des Strahlenganges 10 gegeben ist. Die Kondensoroptik 25 leitet das auf Seiten der Lumineszenzdiode 24 eingetretene Licht gebündelt an die nachfolgende Projektionsschablone 27 weiter.That of the light-emitting diode 24 emitted light is according to the component type of the light emitting diode used 24 radiated, usually in a uniform radial component axis - in this arrangement perpendicular to the inner surface of the body 22 standing - surrounding opening angle, for example, 160 ° (starting from the component axis circumferentially 80 °). The light strikes the exit direction following the spaced apart condenser optics 25 , The distance between the light emitting diode 24 and the condenser optic is selected so that as much as possible, preferably the entire light quantity of the light-emitting diode emitted within the opening angle 24 from the condenser optics 25 can be included. This consists of one or more, preferably two converging lenses 26 which are accommodated in a suitable, usually frame-like holder. This bracket is with the outer body surface 21 For example, screw-connected, such that here a both radially and axially acting on the individual or total collective lenses adjustment with respect to the alignment on the optical axis of the beam path 10 given is. The condenser optics 25 conducts this on the side of the light-emitting diode 24 occurred light bundled to the subsequent projection template 27 further.

Die Projektionsschablone 27 besteht aus einer Scheibe, die lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche aufweist. Bevorzugt wird eine Scheibe aus geschliffenem Glas, es können jedoch auch geeignete Kunststoffe mit vergleichbaren Eigenschaften zum Einsatz kommen. Das Glassubstrat 29 ist einseitig mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung 30 versehen, beispielsweise eine Bedampfung mit Chrom oder Silber, gegebenenfalls kann die Beschichtung 30 auch mehrschichtig aus unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien aufgebaut sein. Der Beschichtungsaufbau derartiger unter dem Namen Gobo bekannter Projektionsschablonen 27 ist entsprechend ihrer Verwendungsaufgabe hinsichtlich der Absorptionseigenschaften für bestimmte Wellenlängen des Lichtes optimiert. Für den Einsatz als Projektionsschablone 27 in einem Planetariumsprojektor 1 ist die Absorption des sichtbaren Lichtes im Wellenlängenbereich zwischen etwa 400 nm bis 700 nm von Bedeutung. Die partielle Entfernung dieser Beschichtung 30 erzeugt lichtdurchlässige Bereiche. Die Beschichtung wird punktförmig in einem Durchmesserbereich zwischen etwa 0,01 mm zur Darstellung der kleinen Sterne und etwa 0,3 mm zur Darstellung der großen Sterne entfernt. Durch die gezielte Ansteuerung des Lasers beispielsweise anhand einer Wertetabelle mit Koordinaten und Durchmesserangaben werden die einzelnen Lichtlöcher 28 für die Projektionssimulation des Fixsternhimmels erzeugt. Die Grundlage zur Ermittlung der Laserkoordinaten bilden bekannte Sternenkataloge. Mit Hilfe geläufiger geometrischer Berechnungen werden die Informationen zur Himmelsposition und Größe jedes einzeln darzustellenden Sterns anhand der optischen Bedingungen des Planetariumsprojektors 1 umgerechnet, so dass die Sterne später an der Projektionskuppel positions- und größengenau dargestellt werden. Dabei wird jedem Strahlengang 10, der an der Fixsternprojektion des Planetariumsprojektors 1 beteiligt ist, eine individuelle Projektionsschablone 27 zugeordnet. Die Projektionsschablone 27 ist in einer geeigneten Halterung aufgenommen, die eine Ausrichtung in einer parallel zur Fläche der Projektionsschablone 27 liegenden Ebene ermöglicht. Die Halterung ist mit der Außenkörperfläche 21 verbunden und kann in einer be vorzugten Ausführungsform eine gemeinsame Baugruppe mit der Halterung für die Kondensoroptik 25 bilden.The projection template 27 consists of a disc that has translucent and opaque areas. Preference is given to a disc made of ground glass, but it can also be suitable plastics with comparable properties are used. The glass substrate 29 is one-sided with an opaque coating 30 provided, for example, a vapor deposition with chromium or silver, optionally, the coating 30 be constructed of different coating materials also multi-layered. The coating structure of such known under the name Gobo projection templates 27 is optimized according to its application task with regard to the absorption properties for specific wavelengths of light. For use as a projection template 27 in a planetarium projector 1 is the absorption of visible light in the wavelength range between about 400 nm to 700 nm of importance. The partial removal of this coating 30 creates translucent areas. The coating is punctiformly removed in a diameter range between about 0.01 mm to represent the small stars and about 0.3 mm to represent the large stars. The targeted activation of the laser, for example, using a value table with coordinates and diameter data, the individual light holes 28 generated for the projection simulation of the fixed star sky. The basis for determining the laser coordinates are known star catalogs. With the help of well-known geometric calculations, the information about the sky position and size of each star to be displayed on the basis of the optical conditions of the planetarium projector 1 converted, so that the stars are later displayed on the projection dome position and size. This is every beam path 10 using the fixed star projection of the planetarium projector 1 involved, an individual projection template 27 assigned. The projection template 27 is accommodated in a suitable holder, which is an alignment in a plane parallel to the surface of the projection template 27 lying level allows. The holder is with the outer body surface 21 connected and may be in a preferred embodiment be a common assembly with the holder for the condenser optics 25 form.

6 zeigt einen Schnitt durch einen Abschnitt einer Projektionsschablone 27. Die einseitig aufgebrachte Beschichtung 30 ist punktförmig abgetragen, so dass entsprechend der darzustellenden Sterne im Durchmesser variierende Lichtlöcher 28 eingebracht sind. Das auf die Projektionsschablone 27 treffende Licht kann somit nur im Bereich der Lichtlöcher 28 die Projektionsschablone 27 passieren. 6 shows a section through a portion of a projection template 27 , The unilaterally applied coating 30 is punctiform eroded so that corresponding to the stars to be displayed in the diameter varying light holes 28 are introduced. That on the projection template 27 thus, light can only be in the area of the light holes 28 the projection template 27 happen.

In Lichtrichtung hinter der Projektionsschablone 27 ist das Projektionsobjektiv 11 beabstandet angeordnet. Das an seiner Lichteintrittslinse 31 eintreffende Lichtbild wird über eine geeignete Linsenkombination innerhalb des Projektionsobjektivs 11 auf dessen Lichtaustrittslinse 32 geleitet, so dass das Lichtbild schließlich vergrößert auf die Projektionskuppel projiziert wird. Das Projektionsobjektiv 11 ist an der Außenkörperfläche 21 angebracht. Es wird dort beispielsweise klemmgehaltert. In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Außenkörperfläche 21 über eine schraub- oder bajonettartige Aufnahme, die mit dem entsprechenden Gegenstück am Projektionsobjektiv 11 zusammenwirkt und für eine einfache Auswechselbarkeit des Projektionsobjektivs 11 sorgt.In the light direction behind the projection template 27 is the projection lens 11 spaced apart. The at his light entrance lens 31 incoming light image is via a suitable lens combination within the projection lens 11 on the light exit lens 32 directed so that the light image is finally projected enlarged on the projection dome. The projection lens 11 is on the outer body surface 21 appropriate. It is there, for example, clamped. In a preferred embodiment, the outer body surface 21 via a screw or bayonet-like recording, with the corresponding counterpart on the projection lens 11 cooperates and for easy interchangeability of the projection lens 11 provides.

Die Darstellung in 7 zeigt in einer idealisierten, geschnittenen Darstellung einen Projektionsprojektor 1, der aus zwei mit ihren Basisflächen 20 beabstandet gegeneinander gesetzten Projektorteilkugeln 12 besteht. Zur Verbindung der beiden Projektorteilkugeln 12 ist zwischen deren Basisflächen 20 ein Verbindungskörper 33 angeordnet, der mit beiden Basisflächen 20 beispielsweise schraubverbunden ist. Dieser Verbindungskörper 33 befindet sich mit den Körpermittelpunkten der beiden Projektorteilkugeln 12 auf einer gemeinsamen Drehachse 35, die bei der Projektion gleichzeitig die Achse für die Tagesdrehung des Planetariumsprojektors 1 bildet und somit für die Bewegung der Sterne um den Himmelspol verantwortlich ist. Rechtwinkelig zu dieser Drehachse 35 ist der Verbindungskörper 33 wiederum im Zwischenraum 34 zwischen den beiden Basisflächen 20 der Projektorteilkugeln 12 von einer Projektorachse 5 durchbrochen, die der horizontalen Lagerung des Projektionsprojektors 1 dient und zu diesem Zweck zumindest mit einem, bevorzugt mit beiden Achsenenden den Umfang der Projektorteilkugeln 12 überragt. Die Projektorachse 5 ist gelagert und über geeignete Stützen gegen die Aufstellfläche des Projektionsprojektors 1 abgestützt. Die Projektorachse 5 bildet bei der Projektion gleichzeitig die Achse für die Einstellung der geographischen Breite und ist somit für die Polhöhe verantwortlich. Der Planetariumsprojektor ist um jede der genannten Achsen mittels Motoren, beispielsweise Schrittmotoren, frei drehbar. Die genaue Steuerung aller Achsen wird über Mikrocontroller kontrolliert, gegebenenfalls über einen Computer mithilfe einer für den Zweck einer Projektionssteuerung geeigneten Software.The representation in 7 shows in an idealized, cut representation of a projection projector 1 that made two with their base surfaces 20 spaced apart projector part balls 12 consists. To connect the two projector part balls 12 is between their base surfaces 20 a connecting body 33 arranged, with both base surfaces 20 For example, is screw-connected. This connecting body 33 is located with the body centers of the two projector part balls 12 on a common axis of rotation 35 , which at the same time are the axis for the daily rotation of the planetarium projector 1 forms and thus responsible for the movement of the stars around the Himmelspol. Right-angled to this axis of rotation 35 is the connecting body 33 again in the space 34 between the two base surfaces 20 the projector part balls 12 from a projector axis 5 pierced, the horizontal storage of the projection projector 1 serves and for this purpose at least one, preferably with both axis ends the scope of the projector part balls 12 surmounted. The projector axis 5 is stored and via suitable supports against the footprint of the projection projector 1 supported. The projector axis 5 forms at the same time the axis for the projection Setting the latitude and thus is responsible for the pole height. The planetarium projector is freely rotatable about each of the mentioned axes by means of motors, for example stepper motors. The precise control of all axes is controlled by microcontrollers, optionally via a computer using software suitable for the purpose of projection control.

11: Planetariumsprojektorplanetarium projector
22: Projektorkugel für den nördlichen Fixsternhimmelprojector ball for the northern fixed star sky
33: Projektorkugel für den südlichen Fixsternhimmelprojector ball for the southern fixed star sky
44: Zylinderröhrecylinder tube
55: Projektorachseprojector axis
66: Projektorsockelprojector base
77: Tragarmecarrying arms
88th: Projektorträgerprojector support
99: EinzelprojektorenSingle projectors
1010: Strahlengangbeam path
1111: Projektionsobjektivprojection lens
1212: ProjektorteilkugelProjector partial sphere
1313: abgestumpftes Ikosaedertruncated icosahedron
1414: Sechseckflächehexagonal surface
1515: FünfeckflächeFünfeckfläche
1616: ErgänzungsteilflächeSupplement subarea
1717: Schnittlinieintersection
1818: Innenkörperinner body
1919: Außenkörperouter body
2020: Basisflächefootprint
2121: AußenkörperflächeOuter body surface
2222: InnenkörperflächeInner body surface
2323: gemeinsamer Körpermittelpunktcommon Body center
2424: Lumineszenzdiodeemitting diode
2525: Kondensoroptikcondenser
2626: Sammellinseconverging lens
2727: Projektionsschabloneprojection mask
2828: Lichtlochlight hole
2929: Glassubstratglass substrate
3030: Beschichtungcoating
3131: LichteintrittslinseLight-entering lens
3232: LichtaustrittslinseLight exit lens
3333: Verbindungskörperconnecting body
3434: Zwischenraumgap
3535: Drehachseaxis of rotation

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6623126 B2 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- DIN EN 12464 [0011]

Claims

Planetarium projector with one or more optical beam paths for the representation of fixed stars, each beam path having a light source, a condenser optics, a projection template and a projection optics, characterized in that the light source of each beam path consists of a single light emitting diode.

Planetarium projector according to claim 1, characterized in that that the light emitted by the light emitting diode a the daylight corresponding color temperature, the at least 5000 K, maximum 6500 K is.

Planetarium projector after one of the previous ones Claims, characterized in that the of the light emitting diode emitted light is directed to a projection screen, the opaque and translucent Has areas.

Planetarium projector according to claim 3, characterized in that that the template is made of a glassy carrier material formed on the coated by means of opaque, and by removing or omitting the coating translucent Areas are arranged.

Planetarium projector according to one or more of preceding claims, characterized in that the projection optics designed as a removable lens is.

Planetarium projector according to claim 5, characterized in that that the interchangeable lens has a fixed focal length.

Planetarium projector according to claim 5, characterized in that that the exchangeable lens has a variable focal length.

Planetarium projector according to one or more of preceding claims, characterized in that the derivative of the generated by the light emitting diode during operation Heat over the support structure for mounting the Luminescence diode takes place.

Planetarium projector according to claim 8, characterized in that the supporting structure one of the number of existing beam paths appropriate amount of mounting surfaces from a the heat having dissipative material, such as aluminum.

Planetarium projector according to claim 8, characterized in that that the supporting structure has a surface-free lattice structure has, within the one of the number of existing beam paths corresponding Quantity of light emitting diodes bordered taken, so that a heat dissipation through the circulating within the grid structure Air takes place.

Planetarium projector according to one or more of preceding claims, characterized in that the light exit axis of the supported by means of a supporting structure, the number of existing beam paths corresponding amount Luminescence diodes, the optical axes of each associated Beam path corresponds.

Planetarium projector according to one or more of preceding claims, characterized in that over the forward current of the light emitting diodes involved in a projection Influence on the amount of light emitted by them.

Planetarium projector according to claim 12, characterized characterized in that at the beginning of a projection event of the Forward current to a permissible for the light-emitting diodes, about value is increased during nominal operation and during a presettable time continuously up to the nominal operating value is reduced.

Planetarium projector according to claim 13, characterized characterized in that the reduction of the forward current is not is linear.