DE2150341C3

DE2150341C3 - Headlights with sharp delimitation of its light beam (contour headlights)

Info

Publication number: DE2150341C3
Application number: DE19712150341
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing.; Witte Hans-Hermann Dr.rer.nat; 8000 München Winzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1971-10-08
Publication date: 1977-03-10

Description

12. Scheinwerfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Farbwertes des Lichtbündels farbselektive Filter im Strahlengang angeordnet sind.12. Headlight according to one or more of the preceding claims, characterized in that that to change the color value of the light beam color-selective filters in the beam path are arranged.

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Die Erfindung betrifft einen scharf begrenzenden Scheinwerfer, (Konturenscheinwerfer), insbesondere zur gezielten Personenbeleuchtung auf Bühnen.The invention relates to a sharply delimiting headlight (contour headlight), in particular for targeted lighting of people on stages.

Bisher werden auf Spielbühnen bei der gezielten Personenbeleuchtung mit Verfolgerscheinwerfern Scheinwerferanordnungen ausgewählt, die als Beleuchtungsquellen beispielsweise Xenon-Kurzbogen-LamDen aufweisen. Solche Lichtquellen haben eine flächenfaafte Ausdehnung, die keine scharfe StraM-bündelung zuläßt Die Folge davon ist, daß neben dem Scheinwerferüehtbündel nicht gerichtetes Streu-Aus der DAS 18 04 980 ist ein Scheinwefer für BÜMnenbeteuchtungsawecke mit eineem Aufbau bekannt durch welchen der Abstand zwischen einer Lichtquelle und einem Linsensystem exakt entlang der optischen Achse verstellbar ist Dadurch wird eine variable Fokussierung der ausgesandten Lichtstrahlen unter Abschwächung von Lichtverlusten wad Verzeichnungen an den Rändern des Lichtkreises ermöglichtSo far, people have been specifically illuminated with pursuit lights on play stages Headlamp arrangements selected as lighting sources, for example xenon short-arc lamDes exhibit. Such light sources have a flat extension that does not have a sharp focus The consequence of this is that next to the headlight beam, non-directed scatter-off the DAS 18 04 980 is a headlamp for BÜMnenbeteuchtungsawecke with a structure known through which the distance between a light source and a lens system is exactly along the optical axis is adjustable. This enables a variable focusing of the emitted light beams with attenuation of light losses wad distortions at the edges of the light circle enables

Wegen der Verwendung von Halogenglun- oder Gasentladungslarapen mit nicht kreissymmetrischen Emissionsflächen als Lichtquellen tritt dort jedoch unerwünschtes Streuiicht auf.Because of the use of halogen glun or gas discharge larapes with non-circular symmetry However, unwanted scattered light occurs there as light sources.

Ein Bühnenbeieuirhrungs-Scheinwerfer mit einer praktisch DunkÖömiigen Emissionsfläche der LichtqueUeist in einem in ETZ-B Bd. 22, Nr. 21. 1970, S 501 abgedruckten Aufsatz beschrieben. Dieser Scheinwerfer, der einen Laseroszillator enthält, dient jedoch nicht der gezielten Personenbeleuchtung, sondern projeziert auf die ganze Größe eines Bühnenbildes eine Vielzahl stehender oder bewegter Farbfiguren Dies wird durch einen im Sirahlengang des Laserlichtes angeordneten Streukörper bewirkt, welcher das Laserlicht unregelmäßig nach allen Seiten ausweitet.A stage guidance spotlight with a the light source is practically dark described in an article printed in ETZ-Bd. 22, No. 21. 1970, p. 501. This Headlights that contain a laser oscillator are not used to illuminate people in a targeted manner, but rather projects a large number of standing or moving color figures onto the entire size of a stage set This is caused by a scattering body arranged in the beam path of the laser light, which the laser light expands irregularly in all directions.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scheinwerfer mit scharfer Begrenzung seines Lichtbündels (Konturenscheinwerfer) vorzuschlagen, bei dem eine noch schärfere Strahlbündelung möelich ist.The object of the invention is to provide a headlight with a sharp delimitation of its light beam (contour headlight) to propose in which an even sharper beam bundling is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß als Lichtquelle ein Weißlichtlaser verwendet wird. In jüngster Zeit sind stetig arbeitende Weißüchtlaser mit ausreichender Intensität entwickelt worden, beispielsweise Gaslaser, die bei Betrieb auf mehreren Linien arbeiten und als Überlagerung aus allen Farbanteilen weißes Licht ergeben.This object is achieved according to the invention in that a white light laser is used as the light source will. In recent times there have been continuously operating whitening lasers have been developed with sufficient intensity, for example gas lasers that operate on work several lines and produce white light as an overlay from all color components.

Da Gaslaser vertikal nicht um größere Winkel gekippt werden sollen, ist zum vertikalen Schwenken des Lichtbündels insbesondere ein drehbarer Spiegel, ein Lichtleiter, der über einen starren Kreisbogen geführt ist, oder eine Kombination von Spiegel und Lichtleiter im Strahlengang hinter dem Laseroszillator angeordnet.Since gas lasers should not be tilted vertically through larger angles, they should be pivoted vertically of the light beam in particular a rotatable mirror, a light guide, which over a rigid circular arc is guided, or a combination of mirror and light guide in the beam path behind the laser oscillator arranged.

Als Lichtleiter wird man vorzugsweise ein Faserbündel mit nach außen abnehmendem Brechwert verwenden, bei dem keine Reflexionsverluste auftreten können, da sich die Lichtwelle im Kern der Fasern ausbreitet.A fiber bundle is preferably used as the light guide use with an outwardly decreasing refractive index at which no reflection losses occur because the light wave propagates in the core of the fibers.

Zur variablen Aufweitung des Lichtbündels ist im Strahlengang insbesondere ein teleskopisches System mit einem Zoom angeordnet. Dieses teleskopische System kann aus zwei Linsen bestehen, die hintereinander angeordnet sind und beispielsweise ihre zwischen den Linsen liegenden Brennpunkte an der gleichen Stelle haben.For the variable expansion of the light beam, there is in particular a telescopic system in the beam path arranged with a zoom. This telescopic system can consist of two lenses, one behind the other are arranged and, for example, their focal points lying between the lenses on the same place.

An dieser Stelle wird dem teleskopischen System eine drehbare Streuscheibe zur Zerstörung der Kohärenz des Laserlichtes beigefügt. Wird eine solche Streuscheibe fortwährend bewegt, so werden die ohne diese bewegte Streuscheibe vorhandenen Interferenzfiguren zeitlich ausgemittelt. Durch Verschiebung der beiden Linsen des teleskopischen Systems gegeneinander kann der Strahldurchmesser stetig verändert werden. Es sind Mittel vorgegeben,At this point the telescopic system uses a rotatable diffuser to destroy the Added coherence of the laser light. If such a diffuser is continuously moved, then the interference figures present without this moving lens are averaged over time. By shifting of the two lenses of the telescopic system against each other can determine the beam diameter are constantly changing. Means are given

die einen minimalen Strahlquerschnitt des Strahlen- meinsamen Brennpunkt 10 der beiden Linsen einethe one minimal beam cross section of the beam common focal point 10 of the two lenses

bündeis durch Fokussierung nicht zu unterschreiten bewegte Streuscheibe 11 angeordnet, welche um eineBündeis by focusing not to fall below moving lens 11 arranged, which around a

erlauben. Achss 12 fortwährend gedreht wird und dadurchallow. Axis 12 is continuously rotated and thereby

Zur Messung der Strahlintensität ist insbesondere bewirkt, daß keine feststehenden InterferenzfigureaThe particular effect of measuring the beam intensity is that there are no fixed interference figures

hinter der teleskopischen Anordnung ein Photo- 5 erzeugt sondern verwicht werden,behind the telescopic arrangement a photo 5 is generated but weighted,

detektor angeordnet, der elektrisch sowohl mit dem Im Strahlengang hinter dem teleskopischen SystemDetector arranged electrically with both the In the beam path behind the telescopic system

teleskopischen System als auch mit einem hintT der ist ein Photodetektor 13 angeordaet, der die Hellig-telescopic system as well as with a rear a photodetector 13 is arranged, which the brightness

Schwenkvorrichtung des Lichtbündels angeordneten keil des Lichtstrahles registriert und über die LeitungPivoting device of the light beam arranged wedge of the light beam registered and over the line

Helligkeitsregler verbunden isL 14 den Helligkeitsregler 4 über die Steuereinheit 5The brightness regulator is connected to the brightness regulator 4 via the control unit 5

Der Helligkeitsregler besteht insbesondere aus io bedient. Eine bestimmte Beleuchtungsstärke wird von einem verlustarmen Fosterprisma mit vorgeschalteter Hand auf der Steuereinheit 5 vorgegeben. Wird andrehbarer >l/2-Phttc und einer Steuereinheit zur Vor- schließend durch das teleskopische System der Strahgabe des Drehwinkels der λ/2-Platte. Ein linear pola- lenquerschnitt vergrößert oder verkleinert, so rerisierter Lichtstrahl wird in seiner Intensität beim gistriert der Photodetektor 13 eine geringere oder Durchlaufen der A/-Platte und des Fosterprismas bei 15 höhere Beleuchtungsintensität und kann den Hellig-Drehung der !/-Platte um die optische Achse stetig keitsregler auf den vorgegebenen Wert der Beleuchverändert. tungsstärke zurücksteuern. Außerdem läßt sich dieThe brightness regulator consists in particular of io operated. A certain illuminance is of a low-loss Foster prism with an upstream hand on the control unit 5. Becomes more rotatable > 1/2 Phttc and a control unit for pre-closing through the telescopic system of beam delivery the angle of rotation of the λ / 2 plate. A linear polar cross-section enlarged or reduced, so rerized Light beam is registered in its intensity when the photodetector 13 or less Going through the A / plate and the Foster prism at 15 higher lighting intensity and can do the Hellig rotation the! / - plate around the optical axis is continuously changed to the specified value of the lighting. control power output. In addition, the

Zwischen dem Helligkeitsregler und dem telesko- Beleuchtungsstärke kontinuierlich verringern oderBetween the brightness control and the telescope, continuously reduce the illuminance or

pischen System ist insbesondere eme Konturenblende erhöhen.A particular system is to increase a contour aperture.

angeordnet, welche entweder eine feste Silhouette so F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Heioder eine veränderliche Silhouette oder Irisblende ligkeitsregler 4. Es wird hier ein λ/2-Plättchen 15 enthält. im Strahlengang verwendet, welches linear polari-arranged, which either has a solid silhouette so F i g. 2 shows an exemplary embodiment for the heater a variable silhouette or iris diaphragm flow regulator 4. A λ / 2 plate 15 is used here contains. used in the beam path, which is linearly polar-

Zur Änderung des Farbwertes des Lichtbündels siertes Licht bekanntlich um 90° drehen kann. EinTo change the color value of the light bundle-based light is known to be able to rotate by 90 °. A

sind vorteilhafterweise farbselektive Filter im Strah- auf der optischen Achse 16 einfallendes linear pola-are advantageously color-selective filters in the beam, linearly polar incident on the optical axis 16

lengang angeordnet. 35 risiertes Lichtstrahlenbündel mit der Polarisations-lengang arranged. 35 ized light beam with the polarization

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an- richtung 17 fällt auf das λ/2-Plättchen 15, welchesEmbodiments of the invention are device 17 falls on the λ / 2 plate 15, which

hand der Figurenbeschreibung erläutert. eine Diagonalstellung einnimmt, so daß es das Lichthand of the description of the figures explained. occupies a diagonal position so that it is the light

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der gesamten um 90 zur Schwingungsrichtung des einfallendenF i g. 1 shows an embodiment of the whole by 90 to the direction of oscillation of the incident

Anordnung des Konturenscheinwerfers; Lichtes dreht. Dieses wiederum linear polarisierteArrangement of the contour spotlight; Light turns. This in turn linearly polarized

F i g. 2 einen Helligkeitsregler in Form einer im 30 aber in einer Richtung, die um 90° gegen Ί^;<» ur-F i g. 2 a brightness regulator in the form of an im 30 but in a direction that is 90 ° to Ί ^; <»Ur-

Strahlengang angeordneten A'2-PIaUe und eines an- sprüngliche geneigt ist, weiterlaufende Licht tritt inBeam path arranged A'2-PIaUe and an initial one is inclined, further light enters

schließenden Fosterprismas. das Fosterprisma 18 ein, das aus zwei Anteilen 19closing Foster prism. the Foster prism 18, which consists of two parts 19

In der F i g. 1 ist ein Lasersender 1 beispielsweise und 20 mit einer schräg zur Lichtrichtung geneigten ein Krypton-Ionen-Laser dargestellt, der ein Weiß- Zwischenfläche 21 besteht. Ähnlich einem Nicoischen lichtbündel auf einen um eine horizontale Achse 2 35 Prisma läßt dieses Fosterprisma 18 linear polaridrehbaren Spiegel 3 aussendet. Durch die Vertikal- siertes Licht, dessen Polarisationsrichtung dem Pfeil ablenkung des Lichtstrahlenbündels wird vermieden, 22 entspricht, vollständig durch und lenkt linear daß der Gaslaser selbst um eine horizontale Achse polarisiertes Licht mit einer Polarisationsrichtung gedreht werden muß. Das führt zur Erhöhung der senkrecht zu der des Pfeiles 22, nämlich mit einer Lebensdauer von Gaslasern. Das Lichtstrahlenbündel 40 Polarisationsrichtung 23 total nach rechts oben läuft weiter zu einem Helligkeitsregler 4, der über gemäß der Strahlrichtung 24 ab. Fällt nun z. B. unter eine Steuereinheit 5 das durchlaufende Lichtbündel einem 45°-Winkel zu den Richtungen 22 und 23 zwischen einem Maximalwert und Null in seiner linear polarisiertes Licht auf dieses Fosterprisma, so Intensität stetig verändern kann. Im weiteren Verlauf werden 5O°/o der Lichtintensität geradeaus durchdurchsetzt das Strahlenbündel eine Konturenblende 6, 45 gelassen, 5O°/o in Richtung 24 abgelenkt. Durch eine die dem Problem angepaßt verschiedenartige feste Drehung des λ/2-Plättchens 15 um die optische Silhouetten aufweisen kann, oder ähnlich einer Iris- Achse lassen sich die Intensitätsverhältnisse in diesen blende veränderbar ist. Die beiden Linsen 7 und 8 beiden Richtungen verändern. Die geradeaus durchdes teleskopischen Systems erzeugen eine Strahl- gelassene Strahlungsintensität kann daher zwischen aufweitung, die deshalb variabel ist, weil eine Ver- 50 dem Maximalwert und Null verändert werden.
Schiebung des Abstandes der beiden Linsen 7 und 8 Das geradeaus durch das Fosterprisma durchlaudurch eine Verstellvorrichtung 9 durchgeführt wer- fende und das in der Richtung 24 abgelenkte Stranden kann. lenbündel können beide zur Bühnenbeleuchtung ver-In FIG. 1 shows a laser transmitter 1, for example, and 20 with a krypton ion laser which is inclined at an angle to the direction of light and which has a white intermediate surface 21. Similar to a Nicoischen light bundle on a prism about a horizontal axis 2 35, this Foster prism 18 emits a mirror 3 which can be rotated linearly in polarity. The verticalized light, the polarization direction of which corresponds to the arrow deflection of the light beam is avoided, 22, completely through and directs linearly so that the gas laser itself must be rotated around a horizontal axis polarized light with a polarization direction. This leads to an increase in the normal to that of the arrow 22, namely with a service life of gas lasers. The light beam 40 polarization direction 23 completely to the top right runs on to a brightness regulator 4, which runs according to the beam direction 24. Now falls z. B. under a control unit 5, the light beam passing through a 45 ° angle to the directions 22 and 23 between a maximum value and zero in its linearly polarized light on this Foster prism, so the intensity can change continuously. In the further course 50% of the light intensity is penetrated straight through the beam, a contour diaphragm 6, 45 is left, 50 ° / o is deflected in the direction 24. By means of a different type of fixed rotation of the λ / 2 plate 15 around the optical silhouettes, adapted to the problem, or similar to an iris axis, the intensity ratios in this diaphragm can be changed. The two lenses 7 and 8 change both directions. The rays straight through the telescopic system generate a radiation intensity that is allowed to pass through the beam, which can therefore be varied between widening, which is variable because a deviation from the maximum value and zero.
Shifting the distance between the two lenses 7 and 8, which can be carried out straight through the Foster prism through an adjusting device 9 and which can be stranded in the direction 24. both can be used for stage lighting

Zwischen den beiden Linsen 7 und 8 ist im ge- wendet werden.Between the two lenses 7 and 8 is to be turned.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Headlight with a sharp limitation of its LMafeüadels (Koaturenscbeinwer & r), in particular for targeted Personenbeleuchurag »ii Bm NEN, gekeanzeichaet characterized in that a white-light laser is used as Uchtqueöe.

% Headlight according to spoke 1, characterized in that a rotatable mirror (3), a light ίο guide, which is guided over a rigid circular arc, or a combination of mirror and light guide is arranged in the beam path for vertical pivoting of the light beam

3. Headlight according to claim 2, characterized in that a fiber bundle is used as the light guide is used with an outwardly decreasing refractive index

4. Headlight according to one or more of the preceding claims, thereby gekeonreichnet, that in the beam path a telescopic ao system with a zoom (7,8) for variable expansion of the light beam is arranged.

5. Headlight according to claim 4, characterized in that the telescopic system a rotatable diffuser (11) for blurring as is added to the coherence of the laser light

6. Headlight according to one or more of the preceding claims, characterized in that that a photodetector (13) for measuring the illuminance is arranged in the beam path is.

7. Headlight according to claim 6, characterized in that that the photodetector (13) via a control unit with a brightness regulator (4) connected is.

8. Headlight according to claim 7, characterized in that the brightness regulator (4) consists of a low-loss Foster prism (1θ) with an upstream rotatable λ / 2 plate (15).

9. Headlight according to one or more of the preceding claims, characterized in that that a contour diaphragm (6) is arranged in the beam path in front of the telescopic system is.

10. Headlight according to claim 9, characterized in that the contour diaphragm (6) has a Includes solid mask.

11. Headlight according to claim 9, characterized in that the contour diaphragm (6) has a Contains changeable iris diaphragm or mask.