CN1007174B - 各项参数同时可调(特别是用作舞台灯光)的照明装置 - Google Patents

Abstract

一种照明装置，包括一个尺寸至少大于6毫米的宽广光源(10)、一个位于宽广光源后部的反射镜(14)、几个光学透镜、一个可调节开度的光圈和几个能部分地或全部截插入光源发射的光束的通道中的彩色滤光器。

Description

本发明涉及一种照明装置，能产生色彩均匀，亮度与色彩均可调的光区。

这种装置特别适用于舞台照明，一般来讲，所有需要彩色照明的场合均可应用本发明。

例如，本发明还可在拍摄电影或照片时用来照明。

众所周知，对一个特定区域照明并使之具有一定色彩，就需要把好几个光源组合在一起照射该区域。

更确切地说，为了在范围与亮度均已限定的光区内获得特殊色彩，通常是在这一光区中汇聚几个各自在原色中加色的光束，通过适当调配这些原色，便获得需要的色调。

通常，原色的相对比例是通过逐个调节每个光源的照度来控制的。

除相对调节每个光源的照度外，还要对照度进行总体调配，以便在光区中不仅获得所需的色彩， 而且达到预期的照度。

此外，这些光源一般是聚光灯，要分开安放，逐个调节。

以上种种会带来许多不便：

或者是必须有许多机敏的灯光操作员，将不同的光源同时对准同一个需要照明的对象，并根据色彩和总体照度的要求，各自同时调节聚光灯的照度;

或者是遥控聚光灯（如通过电机），而安装这种能同时调节方向和照度的操作机构，既复杂又昂贵。

此外，经常会发生必须在不同区域同时获得好几个光区的情况。

再者，要照明的对象又常常是活动的。因此，需要同时并恰如其份地转动聚光灯，以便跟踪。由于这些聚光灯需要转动，不能挤在一起，所以不能安装在同一地点，这样，跟踪活动的目标是一种比较复杂的工作，特别是在远距离同时操作的时候更是这样。

实际上，为了在光区中获得需要的色彩，聚光灯的光束是组合的，但是聚光灯照射的入射角又不尽相同，产生的光区就不均匀了。

由于光束对景物所处的平面倾斜照射，每台聚光灯产生的光区一般都明显地呈椭圆形，因此，各个光区不能准确地重迭在一起。

解决这一问题的最佳方法是在一台聚光灯中实现需要的混合颜色，或者更为通常的作法是在光束传播的通道上实现需要的混合颜色。

申请人在法国专利申请8308201中已经考虑并描述了这一解决方法。

在上述说明书中描述了一种聚光灯，它包括一个光源，一些使这一光源按既定方向传播从而形成光束的装置，以及可调节光束的直径、照度和色彩的装置。

更确切地说，可通过在光束通道上插入几个有色滤光器给光束染色，这些滤光器包含的彩色透明薄片通常称为“彩色滤光片”（Ge′-latines），每一彩色滤光器在光束通过的截面上重叠安放，占有的面积大小不等。

因此，根据每一滤光器插在光束中产生的彩色面与处于这一滤光器平面上的上述光束的全部截面相比的比例，通过调节，可以在光滤器的恰当颜色中获得一定密度的色彩。

实际上，必须在与光束垂直的平面把每个滤光器分为两个活动部分，每个滤光器的两个部分可以在一端位置上完全重合，或相反，可以在两端之间占据任何位置，直至在另一端位置上分离，不再覆盖光束。

尽管根据该专利取得的成果与现有技术相比已是明显的进步，但它所产生的彩色光圈仍缺乏均匀性。

其原因在于：当滤光器使光束部分着色时，由于滤光器覆盖的是它所处的横截面的一部分，因而只使这一部分截面着色。

也就是说，滤光器可使截面的这一部分完全着色，而对这一截面的剩余部分则绝对不能着色。

例如，只对光束截面的百分之四十着上红色，那么，光束截面的百分之四十就完全成为红色，而剩余部分就全部是白的。

被照射对象的光区中会出现这种与预期效果不同的情况。

在上述例子的特定情况下，所要求的是将只着色百分之四十的光区扩展到全部截面，成为一个完整的、均匀的、红色光区。

本发明的目的是使照明装置所产生的光区均匀着色，使上述光区能根据预定色调着色，并使上述色调能随意调节。

申请人以出人意料的方式发现下述照明装置可以获得这一结果。这类装置包括一个光源、一个位于光源后面的反射镜，一些光学透镜和一些彩色滤光器，其特征是：

a）这一光源包括至少一个灯丝电极，其尺寸至少大于6mm，

b）彩色滤光器是活动的，可部分或全部插放在由光源发射的光束的通道上，

c）以光源的位置为准，彩色滤光器处于上述几个光学透镜的后方。

d）一个类似可调光阑的聚焦光圈，插入光束通道上的上述几个透镜之间。

此外，这一装置的另一个优越的特征是，在上述光源的后方，最靠近这一光源的透镜是一个所谓非球形透镜，其形状酷似锥体，顶部相当圆，透镜的底平面与光束传播的方向垂直，并朝向光源。

根据现有技术的实施情况，在光学透镜后方布 设滤光器，人们会推定，获得的是以非均匀方式部分着色的光束。

然而，实际上，根据本发明的装置获得的光束乃至光区，是均匀着色的。

根据本发明的装置的优点还在于，该装置包括至少两个位于上述光圈后方的透镜，若干个透镜中的这两个透镜至少有一个可沿着光束传播方向作轴向运动，还包括一种可调节的、不透明的活门装置，由两块不透明板组成，可在垂直于光束通道的平面上活动，并能插入这一通道部分重叠。

这种装置，可使光束聚焦，并调节光束的宽度和照度。

彩色滤光器的优点是，每个滤光器都是一对被称为彩色透明滤光板的彩色透明薄片，每对薄片分别用金属框绷紧，在垂直于光束通道的平面内安放，可在这一平面上活动，以便于能互相靠近或分开，并能插入光束通道，与上述滤光片部分地或全部重叠。

根据本发明的装置，最好包括一个活门装置，三个彩色滤光器和一个能使光束比较朦胧的无色滤光器。

因此，可以调节根据本发明的装置，获得分布均匀，且宽度、照度、色彩和清晰度（相对于“朦胧”）均可调节的光束，也就是说，可根据需要的各种参数进行调节。

这种装置如用在聚光灯上，可通过其提供的一切可能性，大量减少以往必须使用的聚光灯的数量，并改善光区的质量，而没有其它不方便的地方。

但是，可调节的内容之多，也给操作带来一定的复杂性，好在可通过程序控制加以解决。

本发明的特征和优点将参照附图在下面作详细描述，其中

图1是本发明的一种实施例的纵剖面图;

图2是本发明图1中实施例的透视图;

图3是本发明的另一实施例的纵剖面图;

图4是本发明图3实施例的透视图，另附一个局部透视图。

对照图1和图2，根据本发明列举的第一个实施例，聚光灯1包括一个由呈卵形的玻璃泡13组成的宽广光源10，其轴线一般垂直于聚光灯1的总轴线。这种玻璃泡的特点是轴向宽度约为30mm，圆形横截面的直径为25mm。

由灯丝组成的两个电极11和12位于玻璃泡13的内部，并平行于玻璃泡的轴线。

组成上述光源的这两个电极的轴向尺寸大于6mm。

典型的电极轴向尺寸是13mm。

这一轴向尺寸实际上确定了光源的宽度，在这种情况下，由于光源的宽度对于本发明使用的下述各种光学部件的尺寸不无关联，所以称该光源为“宽广光源”。

本光源的优点在于玻璃泡内部充填了卤化气体。

光源10安放在整个聚光灯1封闭的一端，即所谓上端附近。

相对的另一端是敞开的，可射出光来，称为下端。

在聚光灯1的轴线上，紧靠光源10的后方配备了一个明显呈半球形的反射镜14。

半球的顶就在聚光灯的轴线上，朝向上端。根据这种方式，反射镜14可反射来自光源10的光线，一般向下端反射。

在光源10的前方，与聚光灯同轴配备了一个非球形透镜15，这一透镜明显地呈截锥形，其底面可垂直于聚光灯1的轴线，锥顶相当圆，对向上述聚光灯的下端。

后方稍远外，与聚光灯1同轴配备了一个彩帘光阑式圆形光圈16，它有一个圆形开口17，用适当的方法（未画出）可调节开口的直径。

这个光圈类似于照像机上常用的光圈，是人所共知的。

在光圈16的后方同轴配备了第一个透镜18。

这个透镜，根据所描述的实施例，一般是轴线不对称的凸透镜，其前方是相当平的面，朝后方的是凸面，很象球面的一部分。

第二个透镜19与第一个透镜相似，同轴配置在第一个透镜的后方，至少轴向移动透镜18、19中的一个，即可调节两个透镜的间距。

实际上，这两个透镜是可轴向移动的，并能通过适当的已知方法（未画出）进行操纵。

根据作为实例描述的实施例，第二个透镜19也是轴线不对称的凸透镜，其直径一般超过第一个透镜，它的一面相当平，朝向前方。

电极11和12的镜像51和52形成在透镜19上。

在透镜18和19之间配备了一种与聚光灯轴平面相垂直的封闭装置即活门20。活门20的优点是明显地处在透镜18、19的轴向距离的中间位置上。

活门20由两个不透明的长方形板21（例如金属板）组成，牢固地安装在能在滑槽中滑动的支架22上，滑槽可由两条平行轨道构成。

滑槽23沿着与聚光灯轴垂直的方向安放，并与灯轴稍有偏离。

实际上，聚光灯轴线切断了与滑槽23平行的，板21的中线。

处于滑槽两端的两个挡销24使支架22只能在两个端位之间运行。

-在一个端位上，隔板21的平面边缘彼此邻接。

-在另一个端位上，隔板21相距最大，开度45取决于挡销24容许隔板21在滑槽23上运行的距离。

在透镜19的后方明显地配置了四个滤光器25，25′，25″，25′″、均垂直于聚光灯轴、并且是轴向等距连续排列的。

为了简化本发明的说明，以下只描述其中一个滤光器25，因为除了滤光零件的颜色和/或表面特性外，所有这些滤光器都是完全一样的。

所描述的同样的零件都用同一标号标出，在标号上添加符号′，″，′″，是为了识别它们分属于带有同一标号的滤光器。

滤光器25包括两个U形框26和27，U形框的一个侧边比另一个长，是不对称的。这两个框相同，在两个略微分开的平行面上一顺一倒地放置，使两个框能互相重迭，间隙极小。

事实上，两个框26和27是明显对接的，当它们部分重迭时，框26的两个侧边顶端能够部分遮盖框27的两个侧边顶端，因为框26是处于最后方位置。

在本发明描述的实施例中，滑槽30是在滤光器25的总平面上，垂直于聚光灯轴，并垂直于滑槽23的方向。

这一方向可定为水平方向，滑槽23是垂直方向，当然是对聚光灯的轴向相对而言，这种情况下，聚光灯轴向就是横向。

当然，在其他实施例中，还可以考虑改变这些滑槽的方向。

在滑槽30的两端分别安装两个挡销31，以限制支架28和29的行程。

支架的行程就限定了框的移动，两个框可以相互分离，或者相反，可以彼此靠拢，直至他们的侧边顶端能略有重迭，当两个支架28和29相向而行彼此相遇时，重迭就受到限制。

在框26和27上紧绷着由透明片组成的滤光器部件，通常称之为彩色透明滤光片，分别为32和33。

这些滤光片的形状是直角梯形，以便能与两个框的长短不等的侧边相配合，而且这些滤光片与这些框一样是一顺一倒放置的，以使它们的不与框相接的斜边34呈平行状态。

当支架28和29碰到挡销31，处于分离状态时，边缘34也是分离的，聚光灯轴在分开的间距35的中间穿过。这时，滤光器25处于所谓敞开位置。当支架28和29彼此相遇时，滤光片32和33按一条既定的窄带部分地搭接，实际上是在一个单一平面内，边缘34和在同一平面内的同轴方向的凸出部分另一边缘34相重合。

这种重叠应尽可能窄小，并且实际上是用于安全限度，保证在滤光器处于这一所谓关闭状态时，滤光片32和33能让聚光灯轴穿过。

滤光片32和33的类型和颜色均相同。

根据所描述的实施例，滤光器25，25′和25″的表面是光滑的，是三种不同的颜色，最好是互为补充的颜色。

相反，滤光器25′″的滤光片32′″和33″是无色的，其表面呈粒状，这种滤光片应能使穿过滤光片的光束轮廓朦胧。

活门的支架22，支架28和29，以及其他滤光器的支架，可通过适当的控制手段使其在各自的滑槽上运行，最好使用程控伺服电机来控制。

图3和图4表示本发明的另一个实施例，凡是在第一个实施例中已描述的零件均采用同一标号。

自上端到下端，也有一个半球形反射镜14，一个宽广光源和一个非球形透镜15。

第二个不对称的凸面透镜36同轴安放在透镜15的后方。

还有一个可调节彩帘阑式光圈16。

在后方，与这些零件同轴的有一个聚焦的光学装置37。

这一装置包括一个明显的圆柱体38，同轴安装的透镜39、41之间的第一个间隙，和同样是同轴安装的透镜42、43之间的第二个间隙。第二个间隙相对于第一个间隙可作轴向移动。

一个圆形支架环44，从圆柱体38径向向外伸展，使装置37受制于聚光灯。

电极11和12的镜像51和52形成在透镜43上。

这一装置本身是已知的，通常称之为“变焦镜头”，并且在照像和舞台照明中广为采用。

根据本发明的这个实施例，活门20处于变焦镜头37的后方，紧靠串连布设的滤光器25，25′，25″，25′″的前方。

活门20和滤光器25，25′，25″，25′″与在第一个实施例中描述的一样。

根据本发明的各个实施例，反射镜14可将宽广光源10发射出的光线部分地反射向前方，另一部分光线将直接射向前方。

反射镜14的实际作用是使光线全部射向聚光灯的下端。

实际上，聚光灯轴是光线传播的总方向，从而组成一道光束。

光束穿过光圈16，光圈通过其开口17确定射出聚光灯的这一光束的直径。

第一个实施例中的轴向移动的透镜18和19，或第二个实施例中的变焦镜头，用于影像的聚焦。这是一种简单的圆圈，通过轮廓确定其清晰度。

为了获得预期的均匀混合色彩，最好正确聚焦，这样能产生轮廓清晰的光束。

活门20位于透镜18和19中间，或者位于变焦镜头37的后方，其作用是调节照度。

当这一活门打开时，隔板21之间的开度45足以让全部光束通过。

滤光器25，25′和25″可使这一光束在活门后方不同程度地着色，当滤光器处于打开状态时，滤光片能充分分开，以便离开该光束的通道。

某些特殊场合需要有朦胧效果，但不应出自错误的聚焦，因为希望获得的是一种均匀的混合色彩。

滤光器25配备了表面呈粒状的滤光片，能在正确聚焦的基础上获得轮廓模糊的光束。

光束乃至光束照出的光区具有朦胧的特点，可能是某些舞台场面所要求的效果。

在各种情况下，借助于本发明的特殊方法，一旦完成聚焦，尽管彩色滤光器处于保证聚焦的部件的后方，在光区中获得的混合色彩仍然是均匀的。

当然，本专业技术人员可对本发明作出改进、调整或提出其它实施例，特别是在各种光学部件方面，但这些并不构成本发明的实质。

总之，上述实施例只是使用本发明方法的一些实例，并不是仅此而已。

Claims (12)

1、一种照明装置，包括

一个产生光束的光源，

一个位于所述光源后面的反射镜，

沿光束方向放置在多个彩色滤光器前的多个光学透镜，

一个插在光束通道上的所述多个透镜之间的可调彩帘光阑式聚焦光圈，

放置在所述光圈的入射侧的至少两个透镜，所述至少两个透镜中的一个可以沿光束传播方向轴向移动；

至少一个遮挡所述光束用的、不透明的、可调的活门装置，用于调节光束的照度，所述活门装置放置在所述多个透镜之间，

其特征在于

所述光源包括至少一个灯丝电极，并且沿所述至少一个灯丝的配置方向至少其一维尺寸大于6毫米，

所述彩色滤光器包括一对彩色透明材料做成的，叫做彩色透明滤光片的薄片，其每一个都绷在各自的金属框架上，放置在垂直于光束通道的平面上，所述框架可以在各自的平面内移动，能两个一组地相互靠近或分开，以便部分地或全部地截插在所述光束的通道上，

所述灯丝电极的图象聚焦在所述多个透镜沿光束方向的最后一个透镜上，以便得到均匀的光区。

2、根据权利要求1的照明装置，其特征是，是靠近并紧挨着所述光源的透镜是非球形透镜，其形状基本上是锥形，具有宽阔的圆形顶部，其底平面垂直于光束传播方向并朝向光源。

3、根据权利要求1的照明装置，其特征是，所述活门装置20包括两块不透明板21，它们在垂直于光束通道的平面内移动，并能部分地或全部地插入这一通道，还包括一个支架和使不透明板在该支架上滑动的装置，所述支架限定该不透明板可以移动的方向。

4、根据权利要求1的照明装置，其特征是，同一滤光器上的滤光片颜色相同。

5、根据权利要求1的照明装置，其特征是，每个滤光器的滤光片颜色各不相同。

6、根据权利要求1的照明装置，其特征是，有一个滤光器是无色的，使用一对无色透明材料做成的滤光片，分别绷在各自的金属框架上，框架在各自的平面内活动，可以互相靠近或分开，所述无色滤光器能根据所述框架的相对位置和活门开放程度使光束或多或少地变得朦胧。

7、根据权利要求1或6的照明装置，其特征是进一步包括一个滑槽和使所述框架在该滑槽中滑动的装置，所述滑槽组成决定所述框架的移动方向的支架。

8、根据权利要求1的照明装置，其特征是包括一个挡光装置，三个彩色滤光器，和一个能使光束或多或少地变得朦胧的无色滤光器。

9、根据权利要求1的装置，其特征是所述多个透镜中的能轴向移动的透镜组成变焦机构的一部分。

10、根据权利要求3的照明装置，其特征是使所述不透明板在所述支架上滑动的装置由遥控电机驱动。

11、根据权利要求7的照明装置，其特征是使所述框架在所述滑槽中滑动的装置由遥控电机驱动。

12、根据权利要求1的照明装置，其特征是用在舞台灯光中。

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