DE19831027A1 - Effektscheibenrotationssystem - Google Patents

Abstract

Effektscheibenrotationssystem mit einer Basis, die im Bereich einer optischen Achse eine Öffnung für einen Lichtstrahl aufweist, und mindestens einer Effektscheibe, die um eine Mittelachse drehbar gelagert ist, wobei die Mittelachse zu der optischen Achse versetzt ist und die Effektscheibe mindestens ein optisches Element aufweist, das in den Bereich der optischen Achse hineingedreht werden kann, wobei die Effektscheibe drehbar um die optische Achse gelagert ist und um ihre Mittelachse sowie um die optische Achse über jeweils einen Antrieb drehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Effektscheibenrotationssystem mit einer Basis, die im Bereich einer optischen Achse eine Öffnung für einen Lichtstrahl aufweist, und mindestens einer Effektscheibe, die um eine Mittelachse drehbar gelagert ist, wobei die Mittelachse zu der optischen Achse versetzt angeordnet ist und die Effektscheibe mindestens ein optisches Element aufweist, das in den Bereich der optischen Achse hineingedreht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektscheibe um die optische Achse drehbar gelagert ist und daß sie um ihre Mittelachse sowie um die optische Achse über jeweils einen Antrieb drehbar ist.

Solche Effektscheibenrotationssysteme, auch Gobo-Rotationssysteme genannt, werden vorwiegend in der Bühnenbeleuchtungstechnik eingesetzt. Die Effektscheiben weisen üblicherweise in ihrem äußeren Bereich eine Vielzahl von nebeneinander liegenden Öffnungen auf, in denen optische Elemente angeordnet sind, wie z. B. Farbfilter oder Blendenscheiben. Die Effektscheibe ist um eine Achse drehbar gelagert, wobei der Abstand dieser Achse zur optischen Achse des Effektscheibenrotationssystems gleich ist dem Abstand der Rotationsachse der Effektscheibe zum Mittelpunkt ihrer Öffnun­ gen. Somit kann jedes optische Element der Effektscheibe in die optische Achse hin­ eingedreht werden, so daß ein Lichtstrahl durch das Effektscheibenrotationssystem auf unterschiedliche Weise beeinflußt werden kann.

Es sind eine Vielzahl von Effektscheibenrotationssystemen bekannt. So ist in der US 5,113,332 ein Effektscheibenrotationssystem mit mehreren, in Richtung der opti­ schen Achse hintereinander liegenden, Effektscheiben beschrieben, die um eine glei­ che Mittelachse drehbar gelagert sind und in ihrem äußeren Bereich Öffnungen mit unterschiedlichen optischen Elementen zur Erzeugung unterschiedlicher Muster auf­ weisen. Jede dieser Effektscheiben weist eine Öffnung ohne optisches Element auf, so daß, sobald ein optisches Element einer Effektscheibe in den Bereich der optischen Achse eines Lichtstrahls hineingedreht worden ist, die freien Öffnungen der anderen Effektscheiben in den Bereich der optischen Achse hineingedreht werden, so daß aus­ schließlich ein optisches Element ein Muster generieren kann.

Die optischen Elemente sind in der Effektscheibe drehbar gelagert. Sobald sie in den Bereich der optischen Achse hineingedreht werden, können sie über einen Antrieb gedreht werden.

Dieses System weist den Nachteil auf, daß die optischen Elemente erst dann von dem Antrieb gedreht werden können, wenn sie den Bereich der optischen Achse erreicht haben. Somit ist es nicht möglich, das optische Element in einer vorbestimmten Posi­ tion in den Bereich der optischen Achse eintreten zu lassen.

Aus der US 5,537,303 ist ein Effektscheibenrotationssystem bekannt, bei dem dieses Problem nicht existiert. Es weist eine Effektscheibe auf, in deren äußerem Bereich optische Elemente drehbar gelagert sind. Die optischen Elemente sind mit Zahnkrän­ zen versehen, die jeweils in ein um die Mittelachse der Effektscheibe drehbar gelager­ tes Zahnrad eingreifen. Die Effektscheibe und das Zahnrad können unabhängig von­ einander um die gleiche Achse gedreht werden. Beide werden über getrennt vonein­ ander angesteuerte Antriebe rotiert.

Diese Konstruktion weist jedoch den Nachteil auf, daß jedes optische Element gelagert und mit einem Zahnkranz versehen werden muß. Somit ist diese Konstruktion auf­ wendig und teuer.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Effektscheibe drehbar um die optische Achse gelagert ist und um ihre Mittelachse sowie um die optische Achse über jeweils einen Antrieb drehbar ist.

Mit diesem erfindungsgemäßen Effektscheibenrotationssystem kann die Effektscheibe unabhängig sowohl um ihre eigene Mittelachse, als auch um die optische Achse des Systems herum gedreht werden. Dabei bewirkt die Drehung um die eigene Mittelachse eine Auswahl des optischen Elements, das den Lichtstrahl beeinflussen soll und die Drehung um die optische. Achse eine Drehung des im Bereich der optischen Achse befindlichen optischen Elements.

Ein Vorteil dieses erfindungsgemäßen Systeme gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, daß lediglich die Effektscheibe um jeweils zwei unterschiedliche Achsen antreibbar sein muß. Somit bleibt die Anzahl der beweglichen Teile des Systems immer gleich, unabhängig davon, wieviel optische Elemente sich auf der Effektscheibe befin­ den.

Neben dem daraus resultierenden Vorteil einer einfachen Herstellung bei reduzierten Kosten ergibt sich aufgrund der reduzierten Anzahl beweglicher Teile ein weiterer Vorteil im Bereich der Störanfälligkeit dieses Systems.

Hinzu kommt, daß Art und Größe der in der Effektscheibe verwendbaren optischen Elemente nicht begrenzt sind durch mechanische Elemente wie beispielsweise ein Zahnkranz, der bislang für die Drehung der optischen Elemente um ihre eigene Achse benötigt wurde.

Zwangsläufig ergibt sich bei diesem System der weitere Vorteil, daß die Anzahl der optischen Elemente beliebig wählbar ist.

Schließlich ist es möglich, ein optisches Element um einen bestimmten Radius dezen­ triert um die optische Achse des Effektscheibenrotationssystems rotieren zu lassen, wenn nämlich der Abstand der Mittelachse der Effektscheibe zur optischen Achse um eben diesen Radius größer ist als der Abstand der Mittelachse der Effektscheibe zum Mittelpunkt der Öffnung für das optische Element bzw. zur optischen Achse dieses optischen Elements.

In einer besonderen Ausgestaltung dieser Erfindung weist die Effektscheibe ein um die Öffnung herum angeordnetes erstes Wälzlager mit einem Innen- und einem Außenring auf, wobei der Innenring des ersten Wälzlagers drehbar mit der Basis verbunden ist, der Innenring und der Außenring über jeweils einen Antrieb drehbar sind, an dem Innenring des ersten Wälzlagers ein Verbindungselement angeordnet ist, an dem eine mit der Scheibe verbundene Welle drehbar gelagert ist, und die Welle über den Außenring des ersten Wälzlagers abrollen kann.

Wird der Innenring des Wälzlagers angetrieben, wird hierdurch die Effektscheibe um die optische Achse des Effektscheibenrotationssystems gedreht. Gleichzeitig wird die Effektscheibe um ihre Mittelachse herum dadurch gedreht, daß die mit ihr verbundene Welle auf dem Außenring des Wälzlagers abrollt. Dieser Drehbewegung kann dadurch entgegengewirkt werden, daß der Außenring durch den ihm zugeordneten Antrieb in gleicher Richtung bewegt wird wie der Innenring. Wird der Außenring in entgegenge­ setzter Richtung angetrieben, wird die durch das Abrollen bewirkte Winkelgeschwin­ digkeit weiter erhöht.

Somit wird bei dieser Ausführungsform die relative Bewegung zwischen Innen- und Außenring des Wälzlagers ausgenutzt, die über den gesamten Umfang des Wälzlagers abgreifbar ist.

In einer besonderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist der Außenring des ersten Wälzlagers mit einem Zahnkranz versehen, in den ein erster Antrieb und ein mit der Welle verbundenes Zahnrad eingreifen.

Durch die formschlüssige Kraftübertragung bei Zahnrädern kann zu jeder Zeit eine genau definierte Position der Effektscheibe vorgegeben werden.

Wird der Innenring des Wälzlagers nicht bewegt, wird über einen zweiten Antrieb des Außenrings die Effektscheibe rotiert, so daß hierüber ein gewünschtes optisches Element in den Bereich der optischen Achse gebracht werden kann.

Gleichermaßen kann der Innenring des ersten Wälzlagers mit einem Zahnkranz verse­ hen sein, in den der zweite Antrieb eingreift. Sofern der Zahnkranz in Richtung zur Mittelachse des Wälzlagers gerichtet ist, ist darauf zu achten, daß hierdurch der mögli­ che größte Durchlichtbereich des Effektscheibenrotationssystems eingeschränkt wird. Deshalb ist es besser, den Zahnkranz in axialer Richtung auszubilden, so daß der zweite Antrieb außerhalb des Bereichs des Innendurchmessers des Wälzlagers in den Zahnkranz eingreifen kann.

Bei dieser Ausführungsform ist es grundsätzlich jedoch auch möglich, eine kraftschlüs­ sige Übertragung zwischen den Antrieben und dem Innen- bzw. Außenring des ersten Wälzlagers bzw. zwischen dem Außenring und der Welle vorzusehen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das Effektscheibenrotations­ system ein zweites Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring auf, wobei dessen Innenring fest mit der Basis verbunden ist und dessen Außenring mit dem Innenring des ersten Wälzlagers fest verbunden ist, wobei der Außenring des zweiten Wälzlagers von dem zweiten Antrieb gedreht wird.

Diese Ausführungsform ist insofern bevorzugt, als zwei Wälzlager mit gleichen Abmes­ sungen verwendet werden können, wobei das zweite Wälzlager zur drehbaren Lage­ rung des Innenrings des ersten Wälzlagers verwendet wird. Der Außenring des zwei­ ten Wälzlagers ist über eine kegelmantelartig ausgebildete Ringscheibe mit den Innen­ ring des ersten Wälzlagers verbunden.

In bevorzugter Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist der Außenring des zweiten Wälzlagers mit einem Zahnkranz versehen, in den der zweite Antrieb eingreift, so daß über die formschlüssige Kraftübertragung eine genaue Positionierung des Außenrings des zweiten Wälzlagers und damit der Position der Effektscheibe in bezug zur opti­ schen Achse des Effektscheibenrotationssystems möglich ist.

In einer anderen Ausgestaltung kann die Effektscheibe um die optische Achse herum dadurch positioniert werden, daß das Verbindungselement ringscheibenförmig ausge­ bildet und mit einem Zahnkranz versehen ist, in den der zweite Antrieb eingreift. Somit erfüllt der Innenring des ersten Wälzlagers nur noch die Funktion der Lagerung des Verbindungselements und nicht mehr die Funktion der Übertragung der Antriebs­ kräfte bzw. -momente.

Ein anderer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Effektscheibenrotationssystems ist, daß die Position der Effektscheibe gegenüber der optischen Achse nicht genau festgelegt sein muß, da sie ohnehin um die optische Achse rotierbar sein soll. Insofern kann das Verbindungselement als Hebelarm ausgebildet sein, wobei der Hebelarm zwischen Innenring des ersten Wälzlagers und Welle ein Gelenk aufweist oder am Innenring gelenkig gelagert ist und durch einen Antrieb verschwenkbar ist.

Hierdurch kann der Hebel beispielsweise in der von der optischen Achse und einem zur optischen Achse radial verlaufenden Hebelarm aufgespannten Ebene verschwenkt werden, wodurch die Lage der Effektscheibe und damit die Lage der optischen Elemente zur optischen Achse verändert wird. Hierdurch können bei geeigneten optischen Elementen wie beispielsweise Prismen zusätzliche optische Effekte erzielt werden.

Auch kann ein solcher Hebelarm teleskopartig ausgebildet und über einen Antrieb in seiner Länge veränderbar ist. Hierdurch kann über diesen Antrieb beispielsweise bestimmt werden, ob ein optisches Element dezentriert oder zentriert um die optische Achse des Effektscheibenrotationssystems rotiert wird.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn das Übersetzungsverhältnis für den Antrieb des Außenrings des ersten Wälzlagers gleich dem Übersetzungsverhältnis für den Antrieb des Innenrings des ersten Wälzlagers ist.

Somit ist gewährleistet, daß bei gleicher Drehzahl der Antriebe Innen- und Außenring mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren, so daß genau ein optische Element im Beriech der optischen Achse um diese herum rotiert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung sowie

Fig. 2 eine Frontansicht dieser Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Effektscheibenrotationssystems mit einer Basis 1, die im Bereich einer optischen Achse 2 eine Öffnung für einen Lichtstrahl aufweist. Mit der Basis 1 ist ein erstes Wälzlager 4 mit einem Innenring 5 und einem Außenring 6 über ein zweites Wälzlager 7 mit einem Innenring 8 und einem Außenring 9 verbunden. Die Verbin­ dung erfolgt über einen zwischen dem Innenring 8 des zweiten Wälzlagers 7 ange­ ordneten Verbindungsring 10, der über eine Preßpassung den Innenring 8 hält.

Der Außenring 9 des zweiten Wälzlagers 7 ist über eine in Achsrichtung konisch zulaufende Ringscheibe 11 mit dem Innenring 5 des ersten Wälzlagers 4 verbunden. Auch hier erfolgt die Verbindung jeweils über Preßpassungen. Auf der der Basis 1 abgewandten Seite des ersten Wälzlagers 4 greift ein zweiter Verbindungsring 12 über eine Preßpassung in den Innenring 5 des Wälzlagers 4 ein. Dieser Verbindungsring ist fest mit einem ringscheibenförmig ausgebildeten Verbindungselement 13 verbunden. Das Verbindungselement 13 weist eine zur optischen Achse konzentrische Öffnung zum Durchlaß eines Lichtstrahls auf und ragt radial vollständig über das erste Wälz­ lager 4 hinaus.

In dem radial über das erste Wälzlager 4 hinausragenden Bereich des Verbindungs­ elements 13 ist eine Welle 14 gelagert, deren Achse 15 parallel zur optischen Achse 2 des Effektscheibenrotationssystems angeordnet ist. Die Welle 14 trägt auf der der Basis 1 abgewandten Seite des Verbindungselements 13 eine Effektscheibe 16. Diese Effekt­ scheibe 16 weist, wie in Fig. 2 zu sehen ist, eine Vielzahl von Öffnungen 17 auf, in denen - hier nicht dargestellte - optische Elemente angeordnet sind.

Die Welle 14 weist an ihrem anderen Ende ein Zahnrad 18 auf, das in einen Zahn­ kranz 19 eingreift, der den Außenring 6 des ersten Wälzlagers 4 umfaßt. In diesen Zahnkranz 19 greift auf der anderen Seite des ersten Wälzlagers 4 das Zahnrad 20 eines - hier nicht dargestellten - ersten Antriebes ein.

Auch der Außenring 9 des zweiten Wälzlagers 7 ist von einem Zahnkranz 21 umfaßt. In diesen Zahnkranz 21 greift ein Zahnrad 22 eines - hier ebenso nicht dargestellten - zweiten Antriebes ein.

Wird lediglich der erste Antrieb betätigt, wird der Außenring 6 des Wälzlagers 4 um die optische Achse 2 gedreht, wobei der Innenring 5 des ersten Wälzlagers 4 stehen bleibt. Dadurch kann ein gewünschtes optisches Element in den Bereich der optischen Achse 2 hineingedreht werden. Es ist aber auch möglich, die Effektscheibe 16 dauer­ haft zu rotieren, um über die Abfolge verschiedener durch die optischen Elemente generierter "Bilder" besondere Lichteffekte zu erzielen. So können einander benach­ barte optische Elemente als Musterblenden ausgeführt sein, wobei die Muster leicht variieren, so daß bei dem Durchlauf verschiedener aufeinander folgender Musterblen­ den ein bewegtes Bild erzeugt werden kann.

Wird nur der zweite Antrieb eingesetzt, wird die Effektscheibe 16 um die optische Achse 2 des Effektscheibenrotationssystems gedreht. Aufgrund der Relativbewegung zwischen Innenring 5 und Außenring 6 des ersten Wälzlagers 4 wird gleichzeitig die Effektscheibe 16 um ihre Mittelachse 15 herum in entgegengesetzter Richtung gedreht. Dies hat zur Folge, daß die optischen Elemente entsprechend der Winkelgeschwindig­ keit der Effektscheibe 16 um ihre Mittelachse 15 herum über den Bereich der opti­ schen Achse 2 hinwegbewegt werden. Will man diese Drehbewegung der Effekt­ scheibe 16 derart kompensieren, daß ein optisches Element im Bereich der optischen Achse 2 verbleibt, muß der Außenring 6 des ersten Wälzlagers 4 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotieren wie der Innenring 5, so daß eine Relativbewegung unterbleibt.

Wird der erste Antrieb zur Erzeugung eines bewegten Bildes eingesetzt, kann die Bewegungsrichtung des Bildes durch zusätzlichen Einsatz des zweiten Antriebes geändert werden. Wird beispielsweise ein Bild von vorbeiziehender Wolken erzeugt, kann auf diese Weise die Zugrichtung der Wolken von der Horizontalen in die Vertikale oder auch in jede andere Richtung verändert werden.

Um die Steuerung der Antriebe zu vereinfachen, ist es hierbei von Vorteil, wenn das Übersetzungsverhältnis vom Zahnrad 20 des ersten Antriebes zum Zahnkranz 19 am Außenring 6 des ersten Wälzlagers 4 gleich ist zu dem Übersetzungsverhältnis vom Zahnrad 22 des zweiten Antriebes zum Zahnkranz 21 am Außenring 9 des zweiten Wälzlagers 7.

Bezugszeichenliste

1

Basis

2

Achse

3

Öffnung

4

Wälzlager

5

Innenring

6

Außenring

7

Wälzlager

8

Innenring

9

Außenring

10

Verbindungsring

11

Ringscheibe

12

Verbindungsring

13

Verbindungselement

14

Welle

15

Mittelachse

16

Effektscheibe

17

Öffnung für optisches Element

18

Zahnrad

19

Zahnkranz

20

Zahnrad

21

Zahnkranz

22

Zahnrad

Claims (10)

1. Effektscheibenrotationssystem mit einer Basis (1), die im Bereich einer optischen Achse (2) eine Öffnung (3) für einen Lichtstrahl aufweist, und mindestens einer Effektscheibe (16), die um eine Mittelachse (15) drehbar gelagert ist, wobei die Mittelachse (15) zu der optischen Achse (2) versetzt angeordnet ist und die Effektscheibe (16) mindestens ein optisches Element aufweist, das in den Bereich der optischen Achse (2) hineingedreht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektscheibe (16) um die optische Achse (2) drehbar gelagert ist und daß sie um ihre Mittelachse (15) sowie um die optische Achse (2) über jeweils einen Antrieb drehbar ist.

2. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Effektscheibenrotationssystem ein um die Öffnung (3) herum angeordnetes erstes Wälzlager (7) mit einem Innenring (5) und einem Außenring (6) aufweist, daß der Innenring (5) des ersten Wälzlagers (7) drehbar mit der Basis (1) ver­ bunden ist, daß der Innenring (5) und der Außenring (6) über den jeweils einen Antrieb drehbar sind, daß an dem Innenring (8) ein Verbindungselement (13) angeordnet ist, an dem eine mit der Effektscheibe (16) verbundene Welle (14) drehbar gelagert ist, und daß die Welle (14) über den Außenring (9) des ersten Wälzlagers (7) abrollen kann.

3. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (6) des ersten Wälzlagers (7) mit einem Zahnkranz (19) versehen ist, in den ein erster Antrieb und ein mit der Welle (14) verbundenes Zahnrad (18) eingreifen.

4. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (8) des ersten Wälzlagers (7) mit einem Zahnkranz versehen ist, in den ein zweiter Antrieb eingreift.

5. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Effektscheibenrotationssystem ein zweites Wälzlager (7) mit einem Innenring (8) und einem Außenring (9) aufweist, dessen Innenring (8) fest mit der Basis (1) verbunden ist und dessen Außenring (9) mit dem Innenring (5) des ersten Wälzlagers (4) fest verbunden ist, wobei der Außenring (9) des zweiten Wälzlagers (7) von dem zweiten Antrieb gedreht wird.

6. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (9) des zweiten Wälzlagers (7) mit einem Zahnkranz (21) verse­ hen ist, in den der zweite Antrieb eingreift.

7. Effektscheibenrotationssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (13) ringscheibenförmig ausgebildet und mit einem Zahnkranz versehen ist, in den der zweite Antrieb eingreift.

8. Effektscheibenrotationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als Hebelarm ausgebildet ist, der Hebelarm zwischen Innenring (5) des ersten Wälzlagers (4) und Welle (14) ein Gelenk aufweist oder am Innenring (5) gelenkig gelagert ist und durch einen Antrieb verschwenkbar ist.

9. Effektscheibenrotationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement als Hebelarm ausgebildet ist, der Hebelarm teleskopartig ausgebildet und über einen Antrieb in seiner Länge veränderbar ist.

10. Effektscheibenrotationssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis für den Antrieb des Außen­ rings (6) gleich dem Übersetzungsverhältnis für den Antrieb des Innenrings (5) des ersten Wälzlagers (4) ist.