CN103244898B - 用于照明装置的动画和遮光板形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于改变光束的光形成装置。该光形成装置包括部分地围绕该光形成装置的中心布置的多个环形遮光板段，并且环形遮光板段中的每一个具有允许光束被环形遮光板段包围的角范围。该光形成装置还包括形成该光形成装置的环形段的环形动画段，其中该动画段的角范围为环形遮光板段中的至少一个的环形范围的至少两倍大。本发明还涉及包括这样的光形成装置的光效果系统和照明装置。

Description

用于照明装置的动画和遮光板形成装置

技术领域

本发明涉及一种用于照明装置的光效果系统。该光效果系统能够改变光束以便产生各种光效果。

发明背景

产生各种效果的灯具在娱乐业中正越来越多地被使用，以便产生与现场表演、电视节目、体育赛事有关的各种光效果和氛围照明和/或作为建筑设施的一部分。

通常，娱乐灯具产生具有束宽和发散度的光束且可以例如是产生具有均匀光分布的相对宽的光束的洗墙灯/泛光灯，或者可以是适于将图像投影到目标表面上的成像灯。在娱乐照明领域中，通过以旋转点围绕光束的中心轴线旋转诸如遮光板、棱镜和雾镜的各种类型的光束调节器而产生的光效果是众所周知的。动画效果也是已知的，其中通过围绕光束外部的旋转点旋转效果轮而产生动画般的光效果。其中多个造型片可移入和移出光束的造型系统是已知的。大多数娱乐灯具因此包括相同类型的光束调节器并因此产生相同类型的光效果。

WO2007/098764公开了一种包括至少一个透镜的透镜系统，该透镜系统主要适合在包括至少一个光源的灯光组件中使用，该光源产生进入光形成装置且进一步穿过前透镜的光束。该透镜系统包括至少一个辅助光学部件，该辅助光学部件由第一致动装置移入或移出光束，该第一致动装置在围绕旋转轴线的旋转移动中将辅助光学部件从光束外部的第一位置移入光束中的第二位置，该旋转轴线具有基本上垂直于光束的方向。

US6,971,770公开了一种包括安装在旋转机构上的效果轮的灯光设备。旋转机构安装在将效果轮从光路外部的位置移动至其中效果轮与光路相交以提供连续轮效果的位置的机构上。平移机构能在其中效果轮分别在水平方向和垂直方向上与光路相交的位置之间移动效果轮。该设备使得可以将连续轮效果添加到多功能灯具，并且也允许连续改变连续轮效果横跨照明场的行进方向。

WO9636834、WO03023513、WO07134609公开了根据现有技术的造型系统，其中多个遮光器叶片环绕光束并且能由多个致动器移入和移出光束。

EP151614公开了一种用于在灯光装置中对光束进行成形的设备，该设备包括平面闭塞元件，其布置在与光束的轴线大体正交的平面中；以及支撑盘，其与闭塞元件平行设置，其中闭塞元件可旋转地安装在支撑盘上以便围绕平行于光束的轴线的第一轴线旋转，并且能够在偏离于光束的轴线的路径中移动，并且其中支撑盘可围绕光束的轴线旋转以使第一轴线围绕光束的轴线在圆形轨道中移动。

灯光设计师希望在灯光设备中具有尽可能多的效果，因为这些效果会导致在进行灯光表演时的许多效果选择。然而，为灯光设备提供许多效果是困难的，因为每种效果都会占用灯光设备中的空间。尤其困难的是在投影灯光装置中提供许多光效果，因为需要将光形成元件定位在光学系统的焦点，并且典型的光学系统只能够聚焦于非常有限的区域中。因此，不可能为灯光设备同时设置如US6,971,770所公开的效果轮和如WO9636834、WO03023513或WO07134609所公开的造型系统。此外，灯光设计师常常希望产生特别且华丽的表演，因此存在对于新的光效果的需求。

发明概要

本发明的目标是解决与现有技术有关的上述缺陷。这通过如独立权利要求中所述的光效果系统和照明装置来实现。从属权利要求描述了本发明的可能的实施方案。本发明的优点和有益效果在本发明的具体实施方式中进行描述。

附图说明

图1示出照明装置的结构图，其中集成了根据本发明的光效果系统；

图2示出根据本发明的光效果轮；

图3示出根据本发明的另一种光效果轮；

图4示出根据本发明的另一种光效果轮。

具体实施方式

基于包括产生光束的光源的移动头部灯具描述了本发明，但本领域的技术人员应意识到，根据本发明的光效果系统能在任何类型的照明装置中使用，并且可以使用诸如放电灯、OLED、LED、等离子体光源、卤素光源、荧光光源等的任何类型的光源来产生光束。

图1是示出包括反射器和冷却系统的移动头部灯具101的结构图。移动头部灯具101包括可旋转地连接到轭架105的基部103和可旋转地承载于轭架中的头部107。头部包括至少一个光源109，光源109产生沿光轴111传播的光束。

光源109布置在包括主反射器115的灯光反射器和冷却系统113中，光源109布置在主反射器115中，并且其中后向反射器117布置在主反射器外部且面向主反射器。后向反射器117具有出射孔121，其允许一部分光沿光轴111行进。主反射器115适于如由虚线119a所示沿光轴反射由光源产生的光的一部分，虚线119a示出了在光线沿光轴传播并穿过下文将描述的光学系统的剩余部分之前被主反射器反射的光线。应当指出，所示光线仅用来示出反射器的原理，而不示出确切和精确的光束。凹型后向反射器117适于将由光源产生的光的一部分朝主反射器向回反射，并且主反射器115将反射的光沿光轴向前并穿过出射孔121反射。虚线119b示出在光线沿光轴并穿过孔121传播之前首先被凹型后向反射器然后被主反射器反射的光线。凹型后向反射器使得可以收集由光源产生且通常不会进入随后的光学系统中的光的外部部分。

反射器和冷却系统还包括适于冷却光源的冷却装置，并且冷却装置包括适于向光源提供冷却空气的第一鼓风机123。后向反射器包括空气入口125和空气出口127，第一鼓风机123通过空气入口125朝光源109鼓吹冷却空气，空气出口127使所述反射器系统内的冷却空气可以流出。主反射器是至少部分地被多个冷却翅片129环绕的二向色陶瓷反射器。二向色陶瓷反射器适于透射红外线和反射可见光，以便从光中除热。红外线将透射穿过陶瓷二向色反射器并到达冷却翅片129，在这里红外线被作为热量吸收，该热量可被消散到冷却翅片的周围。二向色陶瓷反射器是易碎的，并且在提供最终入口和/或出口时可能破碎。此外，可以避免后向反射器和主反射器之间的间距，从而使更多的光将沿光轴被反射，因为可以避免通过这样的间距的光损失。

光学领域的技术人员将能够设计主反射器的形状，使得离开主反射器的光具有预定的发散度，例如以便通过如下所述的光闸会聚光束。此外，光、主反射器、后向反射器系统和冷却系统仅仅用作产生光束的光引擎的示例性实例，并且技术人员将能够利用多种光源构造其它类型的光引擎。

光由反射器系统沿光轴111导向并在通过前透镜131离开头部之前穿过多个光效果。光效果可以例如是在智能照明领域已知的任何光效果，例如，减光器133、CMY颜色混合系统135、滤色器(未示出)、由根据本发明的光效果系统136产生的遮光板和动画效果。

光效果系统136包括光形成装置137和致动器138。光形成装置137适于定位在光束中以及改变光束。致动器138适于使光形成装置围绕基本上平行于光束的光轴111的轴线139旋转。

图2示出根据本发明的光形成装置的实施方案。在该实施方案中，光形成装置成形为光效果轮201且包括部分地围绕光效果轮的中心205布置的多个环形遮光板段203a-203e。每个环形遮光板段具有角范围γ_a-γ_e，其允许光束207(如虚线圆)被环形遮光板段203a-203e包围。例如，在图示实施方案中，光束207被指示在环形遮光板段203d内。环形遮光板段包括多个遮光板图案(未示出)，当环形遮光板段位于光束中时，这些遮光板图案可用来产生各种光图案。致动器可旋转光效果轮并将不同的环形遮光板段定位在光束中。环形遮光板段203e包括大于光束207的孔209，且光束因此能不改变地穿过该孔。

此外，光效果轮201包括形成光形成装置的环形段的环形动画段211(示出为阴影区)。动画段的角范围α是所述环形遮光板段中最小的一个的角范围γ_a-γ_e的至少两倍大。环形动画段211因此覆盖光效果轮的更大的角区域，并且光效果轮可因此相对于光束旋转，同时光束仍将保持在环形动画段内。因此，当致动器以光束定位在环形动画段内的方式使光效果轮相对于光束旋转时，环形动画段可用来产生各种动画效果。因此，在光效果轮相对于光束旋转时，可以产生有趣的动态光图案。所提供的光效果系统使得可以减小动画轮和遮光板轮在照明装置中占据的空间，因为所示光效果轮结合了动画轮和已知的遮光板轮，其中动画轮始终具有围绕中心的动画效果，在遮光板轮上，围绕光效果轮的中心始终分布有遮光板图案。此外，所示光效果系统使得可以在光束的焦点中提供动画效果和遮光板效果，从而可以提供动画图案和遮光板图案的非常清晰的图像。

致动器可适于将环形动画段布置在光束中并使光形成装置在第一动画位置和第二动画位置之间旋转。其中环形动画段的第一部分在第一动画位置中定位在光束内，并且环形动画段的第二部分在第二位置中定位在光束内。这使得可以在第一和第二动画位置之间来回旋转光轮，并且可以因此避免光效果轮旋转到环形动画段外部。第一动画位置和第二动画位置可以例如限定环形动画段的两个最外区域。致动器也可适于改变光形成装置的旋转的角速度。这使得可以限定光效果轮的旋转方向和速度，从而可以产生变化的光效果，因为动态光图案的速度和方向都能改变。

光形成装置示出为盘形光效果轮，然而技术人员将意识到，光形成装置的外部轮廓可具有任何形状。

现在返回到图1，移动头部灯具101还包括投影系统141，其能够沿光轴111投射光束，例如以便提供聚焦和/或缩放功能。如图所示，根据本发明的光效果系统136至少部分地定位在所述光束中且介于所述光源和所述投影系统之间。投影系统141可适于在沿光轴一定距离处提供光形成装置的图像，从而可以产生光形成装置的清晰图像。

另外，移动头部灯具还可包括许多光效果，例如棱镜效果(未示出)、造型效果(未示出)、彩虹效果(未示出)或本领域已知的任何其它光效果。

移动头部灯具包括第一旋转装置，其用于例如通过使用定位在基部或轭架(在基部中示出)中的马达145旋转连接到轭架的轴143而使轭架相对于基部旋转。移动头部灯具还包括第二旋转装置，其用于例如通过使用定位在轭架或头部(在轭架中示出)中的马达149旋转连接到头部的轴147而使头部相对于轭架旋转。技术人员将意识到，可使用诸如马达、轴、齿轮、线缆、链条、传动系统、轴承等机械部件以许多不同方式构造旋转装置。

移动头部灯具101接收来自外部电源(未示出)的电能151。电能由内部电源153接收，内部电源153调整电能并将电能通过内部电源线154(虚线)分配至移动头部的子系统。可以许多不同方式构造内部电源系统，并且所示电源线为简明起见示出为其中所有子系统均连接到相同电源线的一个系统。然而，技术人员将意识到，移动头部中的一些子系统需要不同类型的电并且也可以使用接地线。光源将例如在大多数应用中需要与步进马达和驱动电路不同类型的电。

灯具还包括控制器155，控制器155基于指示与移动头部灯具有关的光效果参数、位置参数和其它参数的输入信号157来控制灯具中的其它部件(其它子系统)。如智能和娱乐照明领域所已知的，控制器例如通过使用诸如DMX、ArtNET、RDM等的标准协议来接收来自光控制器159的输入信号，光控制器159包括处理装置、存储装置和通信装置。通常，光效果参数指示与灯光系统中的不同光效果有关的至少一个光效果参数。中央控制器155适于通过内部通信线161(实线)将命令和指令发送至移动头部的不同子系统。内部通信系统可基于多种类型的通信网络/系统，并且所示通信系统仅仅是一个示例性实例。

输入信号157可例如指示至少一个环形段参数，该参数指示环形遮光板段和/或环形动画段中的至少一个。这使得用户可以选择应将遮光板图案、开口的孔或动画图案中的哪一个定位在光束中，并且控制器将因此指示光效果系统136将所选图案定位在光束中。在DMX控制系统中，一个DMX通道可分成DMX值(在0-255之间)的多个不同的区间，其中一个区间对应于在光效果轮137上的对应遮光板或动画图案。

输入信号157也可指示至少一个动画速度参数，该参数指示当所述环形段参数位于光束中时光效果装置的旋转速度。这使得可以指示照明装置改变由环形动画段产生的动态动画效果的速度。速度参数可以例如指示光效果轮的方向和角速度。输入信号157也可指示第一和第二动画位置，这使得可以限定光效果轮应在其中移动的环形动画段的区域。

在另一个实施方案中，输入信号157可指示至少一个动画宏，其中动画宏至少限定环形动画段在所述光束内的预定移动模式。这使得可以限定多个预定移动模式，从而使得可以执行漂亮的动画效果。预定移动模式可以例如是定义如下的多个动画功能：

平滑：

环形动画段以平滑停止和后退在环形动画段的整个角范围内以三角波形旋转。

节拍器：

环形动画段定位在环形动画段的中心处，并且光效果轮像音乐节拍器一样以相同的角度来回移动(旋转)。可以将加速和/或减速并入端点中。可根据对应的速度和角度参数调整速度和角度。

向前播放/快退：

环形动画段以预设速度移动通过范围、停止并以播放速度的3倍向后移动通过范围。预设速度可由用户通过预设速度参数来调整。

倒放/快退：

环形动画段以预设速度移动通过范围、停止并以播放速度的3倍向前移动通过范围。预设速度可由用户通过预设速度参数来调整。

干涉

环形动画段定位在范围的中央位置，并且光效果轮以预设速度从中央位置移动至随机位置，并且每次移动从中央位置来回交替。

随机动画位置：

随机定位环形动画轮，其中到下一位置的时间可由附加的时间参数来限定。

随机遮光板位置

在光束中随机定位不同环形遮光板段，其中到下一位置的时间可由附加的时间参数来确定。

随机轮位置：

随机定位整个光效果轮，其中到下一位置的时间可由时间参数来确定。

与预定动画功能有关的指令可存储在照明装置的存储装置中，并且处理器可适于基于输入信号的宏参数执行相关的动画功能。

移动头部也可具有用户输入装置，该装置使用户能够不使用光控制器159而直接与移动头部交互，以与移动头部通信。用户输入装置163可以例如是按钮、操纵杆、触摸板、键盘、鼠标等。用户输入装置也可由显示器165支持，显示器165使用户能够利用用户输入装置165通过显示器上显示的菜单系统与移动头部交互。在一个实施方案中，显示装置和用户输入装置也可集成为触摸屏。

图3和图4示出了根据本发明的光效果轮的其它实施方案。光效果轮301和401实现在金属盘中，并且遮光板图案和动画图案实施为金属盘中的开口。

光效果轮301包括部分地围绕光效果轮的中心305布置的五个环形遮光板段303a-303e。如上所述，环形遮光板段具有角范围γ1_a-γ1_e，其允许光束(未示出)被环形遮光板段303a-303e包围。环形遮光板段303a-303d包括不同的遮光板图案，并且环形遮光板段303e包括孔，光束可穿过该孔而不被光效果轮改变。光效果轮还包括如上所述可用来产生动态光图案的环形动画段311。环形动画段311具有角范围α1，其为环形遮光板段303a-303e中最小的一个的最小角范围γ1_a-γ1_e的至少两倍大。

光效果轮401包括部分地围绕光效果轮的中心405布置的六个环形遮光板段403a-403f。如上所述，环形遮光板段具有角范围γ2_a-γ2_f，其允许光束(未示出)被环形遮光板段403a-403f包围。环形遮光板段403a-403e包括不同的遮光板图案，并且环形遮光板段403f包括孔，光束可穿过该孔而不被光效果轮改变。光效果轮还包括如上所述可用来产生动态光图案的环形动画段411。环形动画段411具有角范围α2，其为环形遮光板段403a-403e中最小的一个的最小角范围γ2_a-γ2_e的至少两倍大。

通过比较图3和图4中的光效果轮，发现环形动画段的角范围可以变化，并且减小环形动画段的尺寸使得可以通过另外的环形遮光板段。还应当指出，也可以提供两个或更多个环形动画段。

还应当理解，环形遮光板段还可设有用于将单独的遮光板固定到这些段的装置，从而可以更换遮光板的形状。还可以提供用于将可旋转的遮光板固定到环形遮光板段的装置，并且在该实施方案中，可以在光效果轮的中心处设置用于旋转中央遮光板的中心太阳齿轮。这样的轮可以如本领域中已知的那样实现。

Claims (15)

1.一种用于形成光束的光效果系统，所述光效果系统包括：

光形成装置，其包括部分地围绕所述光形成装置的中心布置的多个环形遮光板段，其中所述环形遮光板段中的每一个具有允许所述光束被所述环形遮光板段包围的角范围；

致动器，其适于使所述光形成装置围绕所述中心和平行于所述光束的光轴的轴线旋转；

其中，所述光形成装置包括形成所述光形成装置的环形段的环形动画段，其中所述动画段的角范围为所述环形遮光板段中的至少一个的环形范围的至少两倍大。

2.根据权利要求1所述的光效果系统，其中所述致动器适于将所述环形动画段布置在所述光束中并且使所述光形成装置在第一动画位置和第二动画位置之间旋转，其中在所述第一动画位置中，所述环形动画段的第一部分定位在所述光束中，并且在所述第二动画位置中，所述环形动画段的第二部分定位在所述光束中。

3.根据权利要求2所述的光效果系统，其中所述致动器适于改变所述光形成装置的旋转速度。

4.根据权利要求1所述的光效果系统，其中所述致动器还适于将所述光形成装置定位在多个遮光板位置中，其中所述环形遮光板段中的一个在所述遮光板位置中的每一个中定位在所述光束中。

5.根据权利要求1所述的光效果系统，其中所述环形遮光板段中的一个包括大于所述光束的横截面的孔。

6.一种照明装置，其包括：

至少一个光源，其产生光束，所述光束沿光轴传播；

投影系统，其沿所述光轴定位，所述投影系统收集并投射所述光束的至少一部分；

其中所述照明装置包括根据权利要求1-5所述的光效果系统，所述光效果系统至少部分地定位在所述光束中且介于所述光源和所述投影系统之间。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其中所述投影系统适于在定位于沿所述光轴一定距离处的目标表面处对所述光效果系统的至少一部分成像。

8.根据权利要求6所述的照明装置，其中所述照明装置包括：

通信装置，其适于接收输入信号；

处理装置，其适于基于所述输入信号控制所述光效果系统。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述输入信号指示至少一个环形段参数，所述至少一个环形段参数指示所述环形遮光板段和/或所述环形动画段中的至少一个。

10.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述输入信号指示至少一个动画速度参数，所述至少一个动画速度参数指示所述光形成装置的旋转速度。

11.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述输入信号指示至少一个动画功能，其中所述动画功能限定所述环形动画段在所述光束内的预定移动模式。

12.根据权利要求11所述的照明装置，其中所述照明装置包括其中存储多个所述动画功能的存储装置。

13.根据权利要求6所述的照明装置，其中所述照明装置包括：

基部；

轭架，其可旋转地连接到所述基部；

头部，其可旋转地连接到所述轭架，所述头部包括所述光源、所述光效果系统和所述投影系统。

14.一种用于改变光束的光形成装置，所述光形成装置包括部分地围绕所述光形成装置的中心布置的多个环形遮光板段，其中所述环形遮光板段中的每一个具有允许所述光束被所述环形遮光板段包围的角范围；其中所述光形成装置包括形成所述光形成装置的环形段的环形动画段，其中所述动画段的角范围是所述环形遮光板段中的至少一个的环形范围的至少两倍大。

15.根据权利要求14所述的光形成装置，其中所述光形成装置形成为可附接到致动器的圆盘。