DE10113385C1 - Stufenlinsenscheinwerfer - Google Patents

Stufenlinsenscheinwerfer

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Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein optisches System für Stufenlinsenscheinwerfer beschrieben mit einem ellipsoiden Reflektor (1), einer Lampe (2) und mindestens einer Stufenlinse (3), wobei der Abstand (a) zwischen Stufenlinse (3) und Reflektor (1) zu dem Abstand (b) zwischen Lampe (2) und Reflektor (1) nach Maßgabe des einzustellenden Öffnungswinkels des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels (4) in einer definierten Abhängigkeit steht. Der Abstand (b) wird dadurch eingestellt, dass die Lampe (2) zum Scheitelpunkt des Reflektors (1) hin oder vom Scheitelpunkt des Reflektors (1) weg bewegt wird. Bei dem optischen System besteht der Reflektor (1) aus einem metallischen oder transparenten Material. Mindestens eine der beiden Oberflächen des Reflektors (1) ist mit einem System dünner Schichten versehen. Das optische System wird in Scheinwerfern für Film, Bühne, Studio und Fotografie verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stufenlinsenscheinwerfer, mit einstellbaren Öff­ nungswinkel des austretenden Lichtbündels und mit einem ellipsoiden Re­ flektor, einer Lampe und mindestens einer Stufenlinse.
Die lichttechnisch relevanten Teile bei gewöhnlichen Stufenlinsenscheinwer­ fer sind Lampe, Stufenlinse (Fresnellinse) und sphärischer Hilfsreflektor. Da­ bei befindet sich die Lampenwendel im Wesentlichen unveränderlich im Ku­ gelmittelpunkt des sphärischen Reflektors. Dadurch wird ein Teil des von der Lampe abgestrahlten Lichts in diese zurückreflektiert und die Lichtabstrahlung in den vorderen Halbraum unterstützt. Dieses nach vorn gerichtete Licht wird durch die Stufenlinse gebündelt. Der Grad der Lichtbündelung ist von dem Abstand zwischen der Stufenlinse und der Lampe abhängig. Befindet sich die Lampenwendel im Brennpunkt der Stufenlinse, so ergibt sich die engste Lichtbündelung. Dadurch wird ein quasiparalleler Strahlengang, auch Spot genannt, erhalten. Durch Verkürzung des Abstandes zwischen der Stufenlinse und der Lampe wird der Öffnungswinkel des austretenden Lichtbündels stetig vergrößert. Dadurch wird ein divergierender Strahlengang, auch Flood ge­ nannt, erhalten.
Nachteilig an solchen Scheinwerfern ist die schlechte Lichtausbeute insbe­ sondere in der Spot-Stellung, da hier nur ein verhältnismäßig kleiner Raum­ winkelbereich der Lampe durch die Stufenlinse erfasst wird. Außerdem wirkt sich nachteilig aus, dass das von dem sphärischen Reflektor reflektierte Licht zu einem großen Teil die Lampenwendel selbst trifft, dort absorbiert wird und die Lampenwendel zusätzlich aufheizt.
Aus DE 39 19 643 A1 ist ein Scheinwerfer mit einem Reflektor, einer Blende und einer Stufenlinse bekannt. Mit dem Scheinwerfer wird durch eine Verstel­ lung der Lichtquelle die Ausleuchtung der Blendungsöffnung verändert. Da­ durch wird eine Helligkeitsänderung des Lichtes bewirkt. Eine Abstandsregu­ lierung zwischen Scheitelpunkt und Reflektor und zwischen der Blende und dem Reflektor dient der Helligkeitsregulierung.
Aus DE 34 13 310 A1 ist ein Scheinwerfer mit einer Lampe und einem Reflek­ tor oder einer Lampe und einer Sammellinse bekannt. Der Scheinwerfer weist weiter eine Streuscheibe oder einen Spiegel auf, die beide im Winkel von 45° positioniert sind. Durch den Spiegels wird das Licht abgelenkt und durch die Streuscheibe wird das Licht gestreut. Durch Verschieben der Streuscheibe werden unterschiedliche Abstrahlwinkel des Lichtbündels erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenlinsenscheinwerfer mit einem ver­ besserten Lichtwirkungsgrad insbesondere in Spot-, aber auch in Floodstel­ lung bei Erhaltung der Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Lichtfeld bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Stufenlinsenscheinwerfer, mit einstellbaren Öffnungswinkel des austretenden Lichtbündels, mit einem el­ lipsoiden Reflektor, einer Lampe und mindestens einer Stufenlinse, wobei der Abstand zwischen Stufenlinse und Reflektor zu dem Abstand zwischen Lampe und Reflektor nach Maßgabe des einzustellenden Öffnungswinkels des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels in einer definierten geometri­ schen Abhängigkeit steht.
Mit dem erfindungsgemäßen Stufenlinsenscheinwerfer wird ein deutlich ver­ besserter Lichtwirkungsgrad insbesondere in Spot-, aber auch in Floodstel­ lung erreicht. Gleichzeitig wird die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Lichtfeld erhalten.
Erfindungsgemäß ist ein ellipsoider Reflektor mit großer Apertur vorgesehen. Die Spot-Stellung wird dadurch eingestellt, dass sich die Lampenwendel im reflektorseitigen Brennpunkt des Ellipsoids befindet. Das von dem Reflektor reflektierte Licht wird nahezu vollständig im reflektorfernen Brennpunkt des Ellipsoids vereinigt. Die sich im reflektorseitigen Brennpunkt befindliche Lam­ penwendel wird reell im reflektorfernen Brennpunkt des Ellipsoids abgebildet. Das reflektierte Licht trifft im Wesentlichen nicht die Lampenwendel. Der Brennpunkt der Stufenlinse fällt mit dem Brennpunkt des Ellipsoids zusam­ men. Bei zweckmäßiger Wahl des Aperturwinklels von Reflektor und Stufen­ linse wird das von dem Reflektor reflektierte Licht nahezu vollständig von der Stufenlinse erfasst und als enges Spot-Lichtbündel nach vorne abgestrahlt. Die Lichtausbeute ist damit erheblich größer als bei einem herkömmlichen Stufenlinsenscheinwerfer.
Der Öffnungswinkel des aus der Stufenlinse austretenden Lichtbündels kann nahezu beliebig vergrößert werden, indem die Lampenposition in Bezug zum Reflektor einerseits und der Abstand der Stufenlinse zum Reflektor anderer­ seits in geeigneter Weise verändert wird. Damit die guten Eigenschaften her­ kömmlicher Stufenlinsenscheinwerfer in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke erhalten bleiben, müssen diese Abstandsveränderungen durch eine zweckmäßig gewählte Zwangskoppelung erfolgen.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Ellipsoidreflektor aus einem metallischen oder transparenten Material besteht. Bevorzugt wer­ den Glas und polymere Materialien verwendet. Zur Herstellung einer reflektie­ renden Oberfläche wird eine der beiden Oberflächen des Reflektors mit ei­ nem System optisch dünner Schichten versehen. Dadurch werden vorteilhafterweise sichtbare Strahlungsanteile reflektiert und die unsichtbaren Anteile, insbesondere die Wärmestrahlung, durchgelassen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Stufenlinsenschein­ werfer, wobei die lichtreflektierende Oberfläche des Reflektors lichtstreuend strukturiert ist und keine, eine oder zwei Oberflächen der Stufenlinse licht­ streuend strukturiert sind. Durch die Aufbringung der Struktur wird die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Lichtfeld verbessert. Durch die Aufbringung der Struktur wird die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Lichtfeld verbessert.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Stufenlin­ senscheinwerfer, wobei mindestens eine der Oberflächen der Stufenlinse lichtstreuend strukturiert ist und die lichtreflektierende Oberfläche des Re­ flektors nicht lichtstreuend strukturiert ist. Durch die Aufbringung der Struktur wird die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke im Lichtfeld verbessert.
Erfindungsgemäß ist die Verwendung des Scheinwerfers für Film, Bühne, Stu­ dio und Fotografie vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand einer beispielhaften Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung besteht aus Fig. 1 und Fig. 2.
Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen optischen Stufenlinsenscheinwerfer in Spot-Stellung. Der Stufenlinsenscheinwerfer enthält einen ellipsoiden Reflek­ tor (1), eine Lampe (2) und eine Stufenlinse (3). Das aus dem Scheinwerfer austretende Lichtbündel (4) ist schematisch angedeutet. Die Abstände (a) zwischen Stufenlinse (3) und Reflektor (1) und (b) zwischen Lampe (2) und Reflektor (1) sind dargestellt. Die Spot-Stellung wird dadurch eingestellt, dass sich die Lampenwendel (2) im reflektorseitigen Brennpunkt (F1) des Ellipsoids (1) befindet. Das von dem Reflektor (1) reflektierte Licht wird nahezu vollstän­ dig im reflektorfernen Brennpunkt (F2) des Ellipsoids (1) vereinigt. Der Brenn­ punkt der Stufenlinse (F3) fällt mit dem Brennpunkt des Ellipsoids (F2) zu­ sammen. Die sich im reflektorseitigen Brennpunkt (F1) befindliche Lampen­ wendel (2) wird reell im reflektorfernen Brennpunkt (F2) des Ellipsoids (1) ab­ gebildet.
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Stufenlinsenscheinwerfer in Flood- Stellung. Der Aufbau entspricht dem in Fig. 1 erläuterten Aufbau eines Stu­ fenlinsenscheinwerfers. Der Öffnungswinkel des aus der Stufenlinse (3) aus­ tretenden Lichtbündels (4) kann nahezu beliebig vergrößert werden, in dem der Abstand (b) zwischen der Lampe (2) und dem Reflektor (1) und der Ab­ stand (a) zwischen der Stufenlinse (3) und dem Reflektor (1) verändert wer­ den. Damit die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke erhalten bleibt, erfol­ gen die Abstandsveränderungen durch eine zweckmäßig gewählte Zwangskoppelung (in Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt). Die Lampe (2) liegt außer­ halb des reflektorseitigen Brennpunktes (F1). Der Brennpunkt der Stufenlinse (F3) fällt mit dem reflektorfernen Brennpunkt des Ellipsoids (F2) nicht zusam­ men.

Claims (7)

1. Stufenlinsenscheinwerfer, mit einstellbaren Öffnungswinkel des austre­ tenden Lichtbündels, mit einem ellipsoiden Reflektor (1), einer Lampe (2) und mindestens einer Stufenlinse (3), wobei der Abstand (a) zwischen Stufenlinse (3) und Reflektor (1) zu dem Abstand (b) zwischen Lampe (2) und Reflektor (1) nach Maßgabe des einzustellenden Öffnungswinkels des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichtbündels (4) in einer defi­ nierten geometrischen Abhängigkeit steht.
2. Stufenlinsenscheinwerfer nach Anspruch 1, wobei der Abstand (b) da­ durch einstellbar ist, dass die Lampe (2) bezüglich des Scheitelpunktes des Reflektors (1) verschiebbar angeordnet ist.
3. Stufenlinsenscheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Reflektor (1) aus einem metallischen oder transparenten Material besteht.
4. Stufenlinsenscheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen des Reflektors (1) mit ei­ nem System optisch dünner Schichten versehen ist.
5. Stufenlinsenscheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die lichtreflektierende Oberfläche des Reflektors (1) lichtstreuend strukturiert ist und keine, eine oder zwei Oberflächen der Stufenlinse (3) lichtstreuend strukturiert sind.
6. Stufenlinsenscheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine der Oberflächen der Stufenlinse (3) lichtstreuend strukturiert ist und die lichtreflektierende Oberfläche des Reflektors (1) nicht lichtstreuend strukturiert ist.
7. Verwendung des Stufenlinsenscheinwerfers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Film, Bühne, Studio und Fotografie.
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