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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Abblendung von Strahlung
bei Projektoren und/oder Beleuchtungseinrichtungen, insbesondere bei
der Projektion von Bildinhalten auf ebene und gewölbte Projektionsflächen.
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Für beweglich
aufgestellte Laserprojektoren, besonders bei Einsatz von Vario-Objektiven zur Projektion
von Bildinhalten, und für
Beleuchtungseinrichtungen ist eine geeignete Sicherheitseinrichtung
erforderlich, die unabhängig
von jeglicher Mess-, Steuer-, und Regelungstechnik dafür sorgt,
dass der als Sicherheitsbereich definierte Aufenthaltsbereich von Personen
unter keinen Umständen
von Laserstrahlen oder anderer intensiver Lichtstrahlung erreicht werden
kann. Eine solche Einrichtung ist besonders dann erforderlich, wenn
der Projektor nicht von vornherein in einer entsprechenden Höhe über der
begehbaren Fläche
installiert werden kann. Die zu benutzenden Laser mit einer mittleren
Leistung über alle
abgestrahlten Wellenlängen ≥ 3W sind in
die Laserklasse 4 einzuordnen. Die Intensität der Laserstrahlung nimmt
mit zunehmender Entfernung zwar ab, jedoch werden die zulässigen Grenzwerte
der maximal zulässigen
Bestrahlung nach EN 60825-1:1997 und DIN 56912:1982 im Abstand von 10
m noch deutlich überschritten.
Für den
Einsatz in den USA sind die ANSI-Norm Z136.1-1993 und die FDA Vorschrift
21CFR1040 maßgebend.
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Nach
diesen gegenwärtig
gültigen
Normen müssen
bei überwachten
Projektionen 3m (USA) und 2,5m (Europa) Sicherheitsabstand über dem
Fußboden
eingehalten werden.
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Das
ist oft aus technischen und anderen Gründen nicht realisierbar und
oft auch nicht sinnvoll. Die im folgenden beschriebene Anordnung
kann bei Projektionen von Bildinhalten auf sphärische Flächen aller Art, wie Kuppelinnenflächen, aber
auch bei beliebigen anderen Anordnungen zur Beleuchtung und für Projektionen
auf ebene oder zylindrische oder anders gekrümmte Flächen Anwendung finden.
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Eine
Anordnung zur Abblendung von Strahlen wird in der
US 3.391.593 A beschrieben,
bei welcher eine Blende mit einer sphärischen reflektierenden Fläche in den
Strahlengang eingeschwenkt werden kann.
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So
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Abblendung
von Strahlung bei Projektoren und/oder Beleuchtungseinrichtungen
zu schaffen, mit welcher in einfacher Weise zuverlässig ohne
Mess-, Steuer- und Regeltechnik verhindert wird, dass in einen als
Sicherheitsbereich definierten Aufenthaltsbereich für Personen
Strahlung eingeleitet wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den im ersten Anspruch dargelegten Mitteln gelöst. In den
weiteren Ansprüchen
sind Modifikationen und Einzelheiten der Erfindung dargelegt.
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So
ist es von Vorteil, wenn der gesamte Abblendmechanismus um die weitere
Achse, die senkrecht zur Azimutachse verläuft, schwenkbar ist.
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Zur
Steuerung der Bewegung des gesamten Abblendmechanismus um die weitere
Achse relativ zum Projektionskopf in Abhängigkeit von dessen Bewegung
oder Winkelposition sind beaufschlagte Getriebeglieder zwischen
dem Abblendmechanismus und dem Projektionskopf vorgesehen sind.
So ist es denkbar, als Getriebeglieder eine Kurvenscheibe oder ein
anderes Übersetzungsgetriebe
vorzusehen, mit welchen unterschiedlich schnelle Winkelbewegungen
von Abblendmechanismus und Projektionskopf realisiert werden. Es
muss nur gewährleistet werden,
dass die lichtabsorbierenden und abblendenden Mittel des Abblendmechanismus
dann das Licht vollkommen unterbrechen, wenn der Projektionskopf
eine solche Winkelposition erreicht hat, dass das ihn verlassende
Licht in den oben erwähnten
Sicherheitsbereich für
Personen eingestrahlt werden kann.
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Um
die lichtabblendenden oder lichtabsorbierenden Mittel des Abblendmechanismus
optimal einstellen zu können,
sind diese in Richtung der optischen Achse des Projektionskopfes
und/oder in einer zu dieser optischen Achse senkrechten Ebene verstellbar.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die lichtabsorbierenden Mittel des Abblendmechanismus
als eine Lichtfalle ausgebildet ist, welche eine Wabenstruktur besitzt
oder aus einem lichtabsorbierenden Material besteht.
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Denkbar
ist es auch, die lichtabsorbierenden Mittel des Abblendmechanismus
mit einer lichtabsorbierenden Oberflächenbeschichtung und/oder Oberflächenstruktur
versehen sind.
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Da
bei der Lichtbeseitigung durch Abblendung oder Lichtabsorbtion in
den meisten Fällen Wärme entsteht,
ist es vorteilhaft, wenn die lichtabsorbierenden Mittel des Abblendmechanismus
Mittel zur Wärmeabführung oder
-regulierung besitzen. So können
u. a. an den lichtabsorbierenden Mitteln an sich bekannte Kühlrippen
oder andere, die Oberfläche
vergrößernde Elemente
vorgesehen sein. Auch wäre
es denkbar, durch strömende
Kühlmittel
die erwärmten
Bauteile zu kühlen,
was allerdings mit einem höheren
technischen Aufwand verbunden ist.
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Die
beschriebene Anordnung realisiert einen mit der Bewegung des Projektionskopfes
oder eines Objektives um eine Azimutachse fest verbundenen, als „Lichtfalle" dienenden Abblendmechanismus. Dieser
wird bei jeder Bewegung des Projektionskopfes oder Objektives oberhalb
der Ebene der Projektion durch eine starre Kopplung mit dem Projektionskopf
mitgeführt
und befindet sich damit immer in Richtung der Projektion (Azimut-Bewegung).
Die zweite Bewegungsachse, die genannte, weitere Achse, des Projektionskopfes
oder Projektors, um die eine Schwenkung in Höhe realisiert wird, ist beliebig zu
steuern. Der Abblendmechanismus tritt ohne jede zusätzliche
Steuerung in Kraft, wenn der Projektionskopf in den zu sichernden
Bereich projizieren würde, unabhängig davon,
welcher Abstrahlwinkel an einem Vario-Objektiv oder an einem anderen
optischen Projektionssystem eingestellt ist. Zwar kann sich der Projektionsbereich
dabei etwas verändern,
aber das System ist in jedem Fall so justierbar, dass auch bei ungünstigster
Stellung des Projektionskopfes niemals in den Sicherheitsbereich
projiziert oder eingestrahlt wird.
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Eventuell
noch austretendes Streulicht muss unter den gefährlichen Grenzwerten liegen.
Das System ist für
verschiedene geometrische Verhältnisse justierbar
aber fest in der Anwendung. Das abblendende Mittel kann als ebene
oder auch gekrümmte oder
als gewölbte
Platte ausgebildet sein.
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Realisierbar
ist auch eine Zwangsverstellung der Eintauchposition des Objektivs
des Projektionskopfes, etwa bei Einsatz einer Liftanlage für den gesamten
Projektionskopf oder die verwendete Beleuchtungseinrichtung. Dabei
wird die Veränderung der
Aufstellgeometrie, z. B. durch Erhöhung das Aufstellortes gegenüber einer Normalposition,
dazu benutzt, den Projektionsbereich des Projektors automatisch
zu erweitern, ohne jedoch in den vorgesehenen Sicherheitsbereich
zu projizieren. Durch feste mechanische Kopplung der Höhenverstellung
des Projektionskopfes an die Verstellung des Abblendmechanismus
bleibt diese unabhängig
von jeder Steuerung in jeder beliebigen Stellung der Anordnung in der
Azimutebene wirksam.
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Die
volle Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung
ist für
eine horizontale und auch geneigte Aufstellung des Projektionskopfes
oder der Beleuchtungseinrichtung gleichermaßen gegeben. Die Neigung der
Azimutachse charakterisiert auch die Neigung des Projektionskopfes
und damit auch die Neigung des Abblendmechanismus und damit auch
die Neigung des Sicherheitsbereiches. Damit ist auch eine Anwendung
der erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise
in geneigten Kuppeln zur Projektion von Bildinhalten geeignet.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der zugehörigen
Zeichnung zeigen
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1 einen
Projektionskopf mit vor der Lichtaustrittsöffnung liegendem Abblendmechanismus
in Seitenansicht,
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2 einen
Projektionskopf mit Abblendmechanismus nach 1 in Draufsicht,
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3 einen
Projektionskopf mit in einer Zwischenbildebene liegendem Abblendmechanismus
in Seitenansicht,
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4 einen
Projektionskopf nach 3 in Draufsicht,
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5 einen
Projektionskopf in Abblendstellung und
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6 den
Projektionskopf in Projektionsstellung.
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In
den 1 bis 6 werden konstruktiv- und funktionsgleiche
Teile und Baugruppen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In
den 1 und 2 ist in verschiedenen Ansichten
ein Projektionskopf 1 mit einem Objektiv 2 dargestellt,
bei dem der Abblendmechanismus vor der Lichtaustrittsöffnung des
Projektionskopfes 1 angeordnet ist. Der Abblendmechanismus
umfasst u. a. ein oder mehrere Kopplungsglieder 3 und ein
am Kopplungsglied 3 angeordnetes lichtabsorbierendes oder
lichtabblendendes Mittel 4 (im folgenden ablenkendes Mittel
genannt), welches vorzugsweise höhen-
und längsjustierbar
ist (in 1 durch Doppelpfeile 5 und 6 gekennzeichnet).
Der Projektionskopf 1 ist in oder an einem auf einer Grundlage 7 um
eine Azimutachse 8 drehbar angeordneten Ständer 9 (Aufnahme)
um eine zur Azimutachse 8 senkrecht liegenden weiteren
Achse 10 in der Höhe
schwenkbar gelagert. Das Kopplungsglied 3 ist am Ständer 9 derart
befestigt, dass es nur mit dem Projektionskopf 1 zusammen
und mit diesem synchron um die Azimutachse 8 bewegt werden
kann. Das Kopplungsglied 3 liegt also immer in der durch
die Azimutachse 8 und die optische Achse 11 des
Projektionskopfes 1 gebildeten Ebene.
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Bei
der in den 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung
ist das Kopplungsglied 3 starr mit dem Ständer 9 verbunden,
während der
Projektionskopf 1, wie es durch den Pfeil 12 in 1 veranschaulicht
ist, in der Höhe
schwenkbar ist. In 1 ist die Abblendstellung dargestellt,
d. h. das abblendende Mittel 4 verdeckt in Projektionsrichtung
die Lichtaustrittsöffnung 13 des
Projektionskopfes 1 oder einer vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung,
so dass kein Licht in einen vorgeschriebenen oder vorgesehenen Schutzbereich,
z. B. eines Zuschauer- oder Besucherraumes einfallen kann.
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Die
Anordnung direkt vor der Austrittsöffnung des Objektivs sorgt
dabei für
volle Wirksamkeit bei beliebiger Stellung des Projektionskopfes 1.
Die Lösung
ist mechanisch einfach realisierbar. Die Fläche (Struktur) des abblendenden
Mittels 4, z. B. eine entsprechend strukturierte und/oder
oberflächenbehandelte,
ebene, gekrümmte
oder gewölbte
Platte, des Abblendmechanismus, sollte entsprechend groß ausgeführt sein,
damit bei dem zu realisierenden Abstand bei größtem Abstrahlwinkel die gesamte
Strahlung absorbiert bzw. abgeblendet wird, wenn der Projektionskopf 1 solch
eine Position eingenommen hat, dass Licht in den Schutzbereich eindringen
kann.
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Durch
die Justierbarkeit des Mittels 4 am Kopplungsglied 3 in
Richtung der optischen Achse 11 (Pfeil 5) und
senkrecht dazu (Pfeil 6) kann der Abblendbereich der Anordnung
entsprechend dem Schutzbereich im Besucherraum eingestellt werden, so
dass, wenn der Projektionskopf seine Position in Abblendstellung
eingenommen hat, alles Licht, auch evtl. Streulicht, abgeblendet
oder absorbiert ist.
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Mit 14 ist
in den 1 und 2 ein bilderzeugendes System
bezeichnet, welches oder dessen Bildinhalte durch das Objektiv 2 an
eine nicht dargestellte, gewölbte
oder ebene Projektionsfläche
projiziert werden.
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In
den 3 und 4 ist in verschiedenen Ansichten
ein Projektionskopf 17 mit einem Abblendmechanismus dargestellt,
welcher unter anderem aus dem Kopplungsglied 15 und einem
daran fest angeordneten abblendenden Mittel 16 besteht.
Wie bei der Anordnung nach den 1 und 2 liegt
das Kopplungsglied 15 in einer, durch die Azimutachse 8 und
die optische Achse 12 gebildeten Ebene und ist fest mit
dem Projektionskopf 17 derart verbunden, dass eine Drehung
um die Azimutachse 8 nur zusammen mit diesem Projektionskopf 17 erfolgen
kann. In Abblendstellung, welche in den 3 und 4 dargestellt
ist, ragt das abblendende Mittel 16 in das Gehäuse 20 des
Projektionskopfes 17 hinein und blendet so den Strahlengang
aus, bzw. es unterbricht ihn. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das
Mittel 16 am Ort eines evtl. Zwischenbildes, also in einer
Zwischenbildebene 18 strahlenunterbrechend wirksam wird.
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Durch
den Pfeil 19 ist die Schwenkbewegung des aus Kopplungsglied 15 und
Mittel 16 bestehenden Abblendmechanismus und die weitere
Achse 10 veranschaulicht.
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Bei
Anordnung der Abblendmechanismus im Innern des Projektionskopfes 17 etwa
in oder in der Nähe
der Zwischenbildebene 18 kann das abblendende Mittel 16 in
seiner Größe verkleinert
ausgebildet werden. Durch eine Bildfelddrehung um 180° ist, wie
es die 3 zeigt, eine Schwenkung des Abblendmechanismus
nach oben aus dem Gehäuse 20 heraus
auszuführen,
um die Strahlung durch die Lichtaustrittsöffnung 13 aus dem
Projektionskopf freizugeben. Dazu ist es notwendig, zwischen dem
Projektionskopf 17 und dem Kopplungsglied 15 des
Abblendmechanismus weitere Getriebeglieder vorzusehen (nicht dargestellt),
mit denen eine Steuerung der Bewegung des gesamten Abblendmechanismus
um die weitere Achse 10 relativ zum Projektionskopf 17 in
Abhängigkeit
von dessen Bewegung oder Winkelposition ermöglicht wird. Als geeignete
Getriebeglieder, die unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten oder
-bewegungen zwischen dem Projektionskopf 17 und dem Abblendmechanismus
bei der Schwenkung dieser Bauteile in Höhe erzeugen, können beispielsweise
Kurvenscheiben oder andere geeignete Winkelgeschwindigkeiten oder
-bewegungen wandelnde Getriebeglieder vorgesehen sein. So ist es
für eine ordnungsgemäße Funktion
der in den 3 und 4 dargestellten
Anordnung notwendig, dass, wenn der Projektionskopf 17 mit
einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit oder -bewegung bewegt wird, der
Abblendmechanismus mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit
oder -bewegung bewegt werden muss, so dass nur dann, wenn Licht
in den zu schützenden
Bereich eindringen könnte,
eine sichere und zuverlässige
Abblendung oder Absorption erfolgt und im umgekehrten Falle ein
entsprechender Lichtdurchlass realisiert wird.
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In 5 ist
den Projektionskopf 1 in Abblendstellung, d. h. das gesamte
Licht ist abgeblendet und kann den schraffiert gekennzeichneten Schutzbereich 21 nicht
erreichen.
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6 zeigt
den Projektionskopf 1 in einer Projektionsstellung, und
zwar in einer solchen Stellung, dass gerade die Grenzlinie 22 der
Projektion erreicht wird. Wie aus dieser Fig. ersichtlich ist, wird das
Licht, welches unterhalb dieser Grenzlinie 22 in den Schutzbereich
eindringen könnte,
wirksam durch die obere Kante des abblendenden Mittels 4 abgeschattet.
Ein Eindringen von schädigender
intensiver Strahlung in den gekennzeichneten Schutzbereich wird
verhindert.
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Bei
der Justierung des Abblendmechanismus in Bezug auf den Projektionskopf 1 und 17 muss auch
berücksichtigt
werden, dass die Bildaufweitung (Vergrößerung des Abstrahlwinkels)
bei Vario-Objektiven nicht automatisch erfasst wird. Entweder es wird
dann ein fest an die Vario-Optik gekoppelter Korrekturmechanismus
installiert, der die Stellung der Abblendmechanismus entsprechend
korrigiert, oder die Justage des Systems ist für den größten Abstrahlwinkel vorzunehmen,
damit der Sicherheitsbereich garantiert nicht bestrahlt wird.
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Der
Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung
ist auch für
festbrennweitige Objektive mit beweglichem Projektionskopf sinnvoll,
besonders wenn es sich um transportable Einrichtungen handelt, die beweglich
aufgestellt und für
verschiedene Sicherheitsbedingungen und -anforderungen justiert
werden müssen.
Dies ist dann durch einfache Justagearbeiten möglich, ohne dass Regler- und
Endlagenanpassungen erforderlich sind.
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Durch
eine entsprechende Formgebung der Kante des abblendenden Mittels 4; 16 des
Abblendmechanismus kann Einfluss genommen werden auf das Erscheinungsbild
der Schattengrenze in der Projektion, z.B. für die Linearisierung der Schattengrenze
bei sphärischer
Projektion in Kuppeln am Horizont oder in dessen Nähe.