DE2518539A1

DE2518539A1 - Verfolgungsscheinwerfer

Info

Publication number: DE2518539A1
Application number: DE19752518539
Authority: DE
Inventors: Clyde L Van Tichenor
Original assignee: BERKEY COLORTRAN Mfg Inc
Current assignee: BERKEY COLORTRAN Mfg Inc
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1975-11-13
Also published as: JPS50139586A; DE2518539B2; GB1488608A; US3900726A; DE2518539C3; USRE30119E; JPS5442551B2

Description

l'ATl-NTANWÄLTH ' ί

Dr. phil. G. B. HAGEN
DipL-Phys. W. KALKOFF 2518539

Ml)N( III; N 71 (SoIIn)

I'ranz-Hjls-Scraßc 21
Tel. (0K9) 796213/795431

BC 3424 München, 16. April 1975

sch

Berkey-Colortran, Inc. 1015 Chestnut Street Burbank , CaI. (V. St. A.)

Verfolgungsscheinwerfer

Priorität: 25. Apr. 1974; V.St.A.; Nr. 464 133

Die Erfindung bezieht sich auf einen räumlich gedrängt.ausgebildeten Verfolgungsscheinwerfer bzw. ein solches Spotlight für Bühnenbeleuchtungszwecke.

Ein Verfolgungsscheinwerfer wird zum Erzielen bestimmter Beleuchtungseffekte auf der Bühne verwendet, wobei ein Schauspieler von einem Lichtkreis angestrahlt wird, der ihn während seiner Bewegungen über die Bühne verfolgt. Bei bereits entwickelten derartigen Verfolgungsscheinwerfern wird Licht hoher? Lichtstärke von einer Lichtquelle mit einem rückwärtigen Reflektor durch eine Maske und/oder eine Irisblende sowie durch eine Linse projiziert, die eine ferne Abbildung des Maskenmusters oder der Irisblende auf die Bühne fokussiert. Durch Verstellen der Irisblende kann deren Abbildungsgröße geändert werden. Das Scheinwerfergehäuse ist sowohl horizontal- als auch

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Bayerische Vereinsbank München 823 101 Postscheck 54782-809

vertikalschwenkbar angeordnet, so daß der Bediener den Scheinwerfer so bewegen kann, daß das Licht dem Schauspieler folgt.

Bei bisher entwickelten Verfolgungsscheinwerfern treten bestimmte Nachteile auf. Erstens erfordert die Optik ein relativ langes Gehäuse. Z. B. hat ein typischer Verfolgungsscheinwerfer mit einer Reichweite von 22,5 m ein Gehäuse mit einer Länge von fast 1 m. Ein Einbau an engen Stellen ist daher unmöglich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei bereits entwickelten Verfolgungsscheinwerfern bei deren Abwärtsschwenken zur Bühne von der Lichtquelle erzeugte Wärme zwischen der Lichtquelle und ihrem Reflektor eingeschlossen wird. Der dadurch bedingte Temperaturanstieg kann die Lebensdauer der Lichtquelle verkürzen. Ferner tritt der Nachteil auf, daß durch die lichtbrechende Linse sowohl ein Lichtverlust als auch chromatische Aberration auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines räumlich gedrängt ausgebildeten Verfolgungsscheinwerfers, der beträchtlich kurzer, z. B. nur halb so lang, als bisher entwickelte Verfolgungsscheinwerfer ist, bei dem kein Wärmeeinschluß, sondern beim Abwärtsschwenken des Scheinwerfergehäuses eine natürliche Zugentlüftung auftritt und der achromatisch und im wesentlichen frei von Lichtverlusten ist.

Bei einem bekannten Verfolgungsscheinwerfer (US-PS 2 755 374) wurde bereits versucht, die vorstehend genannten Nachteile dadurch zu überwinden, daß die Lichtquelle hinter einem Kugel- oder Parabolhauptqiegel mit einer mittigen Öffnung angeordnet ist. Licht wird nach vorn durch die öffnung projiziert, von einem vorderen Konvexspiegel zum Hauptspiegel

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zurückreflektiert und schließlich vom Parabolspiegel zur Bühi.e reflektiert. Eine Projektionsoptik minimiert die Lichtverluste und ist achromatisch, aber die projizierte Lichtmenge ist durch die Größe der mittigen Öffnung begrenzt, und die koaxiale Ausrichtung der Spiegel und der Lichtquelle trägt nicht zur Minimierung des Lichtverlustes bei.

In der GB-PS 399 121 wird eine in bezug auf die Achse versetzte reflektierende Anordnung zur Verwendung in Kraftfahrzeugscheinwerfern vorgeschlagen. Diese verwendet einen Parabolreflektor, der bei Beleuchtung durch eine achsenversetzte Lichtquelle ein unfokussiertes Lichtbündel divergenter Form erzeugt. Das Lichtbündel weist sowohl parallele Strahlen, die durch Reflexion von Licht der Lichtquelle, das den Brennpunkt des Parabolreflektor durchsetzt, erzeugt werden, als auch versetzte oder divergierende Strahlen auf, die von etvas außerhalb des Brennpunkts befindlichem Licht herrühren. Bin solches unfokussiertes Lichtbündel ist als Verfolgungsscheinwerfer in der Bühnentechnik völlig ungeeignet.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verfolgungsscheinwerfer gelöst, dessen Lichtquelle vor einem Ellipsenspiegel angeordnet ist, und zwar hinreichend weit zu einer Seite desselben versetzt, so daß sie außerhalb des Strahlengangs des reflektierten Lichts liegt. Der Spiegel hat die Form eines Umdrehungsellipsoids, und der Spiegelabschnitt liegt völlig auf einer Seite einer Meridionalebene des Ellipsoids.

Die Achse des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts verläuft durch den nahen Brennpunkt des Ellipsoids. In diesen Strahlengang ist an der nahen Brennebene eine Irisblende

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und/oder eine Maske eingeschaltet. Der Ellipsenspiegel projiziert eine fokussierte Abbildung der Irisblendenoder Maskenöffnung an der fernen Brennebene des Ellipsoids. Dabei wird der Astigmatismus minimiert. Eine chromatische Aberration wird vom Spiegel nicht eingeführt; der Spiegel ist die einzige reflektierende Fläche in der Optik des Verfolgungsscheinwerfers.

Durch die Erfindung wird also ein in der Bühnentechnik verwendbarer Verfolgungsscheinwerfer geschaffen, der zum Erzielen einer räumlich gedrängten Ausbildung und astigmatismusfreier Projektion eine elliptische Reflexionsoptik verwendet. Eine Lichtquelle ist so weit auf einer Seite des Spiegels vor diesem angeordnet, daß sie außerhalb des Strahlengangs des Reflexionslichts liegt. Der Spiegel hat die Form eines Umdrehungsellipsoids, und der Spiegelabschnitt liegt völlig auf einer Seite einer Meridionalebene des Ellipsoids. Die Achse des von der Lichtquelle ausgehenden Lichts fällt mit einer Linie durch den nahen Brennpunkt des Ellipsoids und den Spiegelmittelpunkt zusammen. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Abbildung in der nahen Brennebene, z. B. die Kreisöffnung einer Irisblende, an der fernen Brennebene des Ellipsoids verzerrungsfrei projiziert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen räumlich gedrängten Verfolgungsscheinwerfer;

Fig. 2 eine Ansicht der Hauptbauteile des Verfolgungsscheinwerfers nach Fig. 1;

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Fig. 3 ein Diagramm der Geometrie der elliptischen Projektionsoptik des Verfolgungsscheinwerfers nach Fig. 1;

Fig. 4 eine teilweise schaubildliche Darstellung des Umdrehungsellipsoids, aus dem der im Verfolgungsscheinwerfer nach Fig. 1 verwendete Spiegel gebildet ist;
und

Fig. 5 eine Endansicht des Umdrehungsellipsoids entlang der Linie 5-5 nach Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 und 2 hat der erfindungsgemäße räumlich gedrängt ausgebildete Verfolgungsscheinwerfer 10 ein Gehäuse mit einem offenen Vorderende 12. Nahe einem Hinterende 13 ist im Gehäuse 11 ein Ellipsenspiegel 14 gesichert, dessen geometrische Kennlinien nachstehend noch im einzelnen" angegeben werden. Nahe dem Gehäusevorderende 12 ist eine Lichtquelle 15 mit einem zugehörigen elliptischen Reflektor 16 zum Projizieren von Licht auf den Spiegel 14 angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Mittenachse 17 des aus der Lichtquelle 15 austretenden Lichts durch den nahen Brennpunkt 18 des Ellipsenspiegels 14 und trifft auf die Mitte 19 des Spiegels 14 auf. Der Ellipsenspiegel 14 ist so angeordnet, daß entlang der Mittenachse 17 einfallendes reflektiertes Licht aus dem Verfolgungsscheinwerfer 11 entlang einer Linie 20 reflektiert wird, die vorzugsweise mit der durch die Mitte der Öffnung 12 verlaufenden Mittenlinie des Gehäuses 11 zusammenfällt.

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Die Lichtquelle 15 und der Reflektor 16 erzeugen einen um die Achse 17 zentrierten Lichtkegel. Die Lichtkegelgröße ist durch einen ringförmigen Reflektor 21 begrenzt, der am offenen Ende des Lichtquellenreflektors 16 angeordnet ist. Der Reflektor 21 reflektiert auch sonst ungenutzt austretendes Licht wieder zum Reflektor 16. Bei Reflexion durch den Ellipsenspiegel 14 divergiert der Lichtkegel beim Verlassen des Gehäuses 11, wird jedoch in einer Ebene 22 (Fig. 3) fokussiert, die mit dem fernen Brennpunkt 23 des Ellipsenspiegels 14 zusammenfällt. Durch die Spiegelgeometrie wird trotz der versetzten Anordnung der Lichtquelle 15 der Astigmatismus minimiert.

Die Lichtquelle 15 und der Reflektor 16 sind in einer Halterung 24 gesichert, die ihrerseits am Gehäuse 11 oder einem Teil desselben befestigt ist. Nach Fig. 1 befindet sich die Halterung 24 nahe der Unterkante des offenen Vorderendes 12. Es ist wesentlich, daß die Halterung 24 hinreichend weit von der Mittenlinie 20 versetzt angeordnet ist, go daß sie im wesentlichen außerhalb des Strahlengangs des vom Spiegel 14 reflektierten Lichts liegt. Ein Blockieren von Licht wird so praktisch vollständig vermieden.

Eine Irisblende 25 (Fig. 1 und 2) ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 15 und dem Spiegel 14 koinzident mit dem nahen Brennpunkt 18 angeordnet. Die Irsiblende 25 ist von üblicher Bauart mit mehreren einander überlappenden lichtundurchlässigen Lamellen 26, die eine Kreisöffnung 27 (Fig. 2) bilden, deren Größe verstellbar ist. Infolge der Fokussierwirkung des Ellipsenspiegels 14 wird eine Abbildung der Blendenöffnung 27 in die ferne Brennebene 22 projiziert. Die Geometrie und Orientierung des Ellipsenspiegels 14 sind so gewählt, daß der Astigmatismus der projizierten Ab-

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bildung minimiert wird. Bei Verwendung in der Theater— oder Bühnentechnik bedeutet dies, daß der projizierte Punkt kreisförmig ist.

Es können natürlich auch andere Formen des projezierten Lichts erwünscht sein, und dies wird <Lurch eine Maske 28 erleichtert, die durch einen Rahmen 29 in den Strahlengang eingeführt wird, wie in Fig. 2 bei 28^f in Strichpunktlinien gezeigt ist. Die Maske 28 ist hinreichend nahe an der Irisblende 25 und aufgrund des Brennpunkts 18 an der nahen Brennebene 30 angeordnet, so daß die projizierte Abbildung des Maskenmusters 31 in der fernen Abbildungsebene 22 im Brennpunkt liegt (Fig. 3).

Die reflektierende Fläche des Ellipsenspiegels 14 weist einen Abschnitt 14* eines Umdrehungsellipsoids 36 (Fig. 4 und 5) auf, das durch Drehen einer Ellipse 36' (Fig. 3) um eine der Ellipsenhauptachse 37' entsprechende Umdrehungsachse 37 erzeugt wird. Der Spiegelabschnitt 14· ist auf eine Seite einer Meridionalebene 38 versetzt, die die Umdrehungsachse 37 einschließt. Im Koordinatensystem nach Fig. 3, 4 und 5 entspricht diese Meridionalebene der X-Z-Ebene (mit Y = 0). Der Spiegelabschnitt 14' ist im wesentlichen kreisförmig, gesehen entlang der Linie 17' zwischen dem Brennpunkt 18 und der Mitte 19 des Abschnitts.

Die Parameter des Ellipsoids 36 sind durch die Konstruktionskriterien des Verfolgungsscheinwerfers bestimmt. So bestimmt die erwünschte Reichweite, d. h. die Entfernung zwischen dem Punkt, auf den das Licht zu richten ist, den Abstand zwischen den Brennpunkten 18 und 23. Die winkelmäßige Versetzung © der Lichtquelle 15 und der Abstand U zwischen der Irisblende 25 (in der Brennebene 30) und dem Spiegel 14

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sind frei wählbare Parameter. Da gilt: U « (a - e) sinQ, bestimmen diese Parameter die Länge 2a der Hauptachse der Ellipse 36¹ . Ein weiterer wählbarer Parameter ist die erwünschte Vergrößerung, d. h. das Größenverhältnis zwischen der Irisblendenöffnung 27 und der projizierten Lichtabbildung. Für die ungefähre Vergrößerung M gilt:

„ ^. 2a
^M - Ta

Der Durchmesser des Spiegels 14 ist ebenfalls ein wählbarer Parameter und hängt teilweise von der Größe des Lichtkegels der Lichtquelle 15 mit ihren Reflektoren 16 und 21 ab.

Ein gebauter erfindungsgemäßer Verfolgungsscheinwerfer mit einer Reichweite von ca. 22,5 m hat z. B. die folgenden Parameter:

0 = 19°

U = 48,26 cm

a = 11,5 m

e = 11,0 m

b = 3,2 m

£ = 0,96

Spiegeldurchmesser = 30,48 cm

Vergrößerung = 48.

Ein solcher Verfolgungsscheinwerfer kann in einfacher Weise in einem Gehäuse 11 mit einer Gesamtlänge von ca. 0,6 m untergebracht werden; diese Gesamtlänge entspricht etwa der Hälfte der Länge eines üblichen Verfolgungsschein-*· verfers mit gleicher Reichweite und Vergrößerung.

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Bei dem Verfolgungsscheinverfer 10 nach Fig. 1 und 2 hat der Spiegel 14 einen Abschnitt 14', der vollständig auf einer Seite der Meridionalebene einer vorderseitig aluminierten Glasmuschel 36 in Form des definierten Umdrehungs— ellipsoids liegt. Der Spiegel 14 ist im Gehäuse 11 so angeordnet, daß ein Markierungspunkt 42 (Fig. 5) auf dem Abschnitt 14· in einer Linie zwischen der Mitte 19 und der Umdrehungsachse 37 die gleiche winkelmäßige Orientierung in bezug auf die Öffnung 12 wie die Lichtquelle 15 hat. Wenn also die Lichtquelle 15 am Boden des Gehäuses 11 angeordnet ist, so befindet sich der Markierungspunkt 42 ebenfalls am Boden des Gehäuses 11. Dadurch wird sichergestellt, daß die Geometrie gemäß Fig. 3 bei einem tatsächlich gebauten Verfolgungsscheinwerfer 10 erhalten bleibt, so daß sich eine von Astigmatismus freie projizierte Abbildung ergibt. Obwohl also die Abbildung der kreisförmigen Irisblende 25 aus einer in bezug auf die Mittenlinie 20 versetzten Lage auf den Spiegel 14 projiziert wird, bewirken die Kennlinien des Ellipsenspiegels 14 den Erhalt einer kreisförmigen Abbildung in der fernen Brennebene 22.

Es ist erwünscht, daß die Reichweite der projezierten Ab-

bildung verstellbar ist. Zu diesem Zweck ist der Spiegel 14 vorteilhafterweise so angeordnet, daß er eine begrenzte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung parallel zu einer zur Spiegelmitte 19 senkrecht verlaufenden Linie 43 ausführen kann, ohne daß der Spiegel winkelmäßig gedreht wird. Der Spiegel 14 ist an seinem Umfang durch Schenkel 44 einer Halterung 45 gesichert, die mittig einen nach rückwärts sich erstreckenden Gewindevorsprung 46 hat. Der Gewindevorsprung 46 durchsetzt eine am Gehäuse 11 gesicherte starre Halterung 47. Eine Druckfeder 48 spannt den Spiegel 41 in Richtung zum Vorderende 12 des Gehäuses 12. Eine Vorwärtsverschiebung wird je-

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doch durch eine auf den Gewindevorsprung 46 geschraubte Rändelmutter 49, die an der Halterung 47 anliegt, verhindert. Wenn die Rändelmutter 49 gelockert wird, wird der Spiegel 14 durch die Kraft der Feder 48 nach vorn bewegt. Wenn die Rändelmutter 49 angezogen wird, wird der Spiegel 14 nach rückwärts bewegt. Ein Drehen des Spiegels 14 wird durch Führungsglieder 50 verhindert, die sich von der Halterung 47 in Löcher 51 in der Halterung 45 erstrecken. Alternativ kann der Spiegel 14 auch linear parallel zur Mittenachse 17 des Lichtstrahls bewegt werden, wodurch ebenfalls eine Änderung der Reichweite erreicht wird. Vorzugsweise ist der Spiegel 14 selbst an drei Umfangspunkten gesichert, die jeweils 120° voneinander entfernt sind, und zwar mit Hilfe von unter Federbelastung stehenden Halterungen 52, die eine Feinjustierung der Spiegelausrichtung gestatten.

Vorteilhafterweise ist das Gehäuse 11 an einer Halterung mittels eines Drehgelenks 54 befestigt, so daß der Verfolgungsscheinwerfer 10 entweder um die Horizontal- oder um die Vertikalachse schwenkbar ist. Wenn der Verfolgungsscheinwerfer 10 nach unten geschwenkt wird, ist die Öffnung im Reflektor 21 höher als die Lichtquelle 15, so daß eine natürliche Ventilation der Lichtquelle stattfindet. Dies ist gegenüber bekannten VerfolgungsScheinwerfern ein großer Vorteil, da bei diesen die Lampenöffnung in die gleiche Richtung wie das Gehäuse weist, so daß beim Abwärtsschwenken des Scheinwerfers von der Lichtquelle erzeugte Wärme durch den Reflektor eingeschlossen wird.

Verschiedene Zubehörteile können in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle 15 und dem Spiegel 14 eingeschaltet werden. Nach Fig. 2 weist der Verfol.gungsscheinwerfer einen Schwenkverschluß 56 auf, der von der Lichtquelle 15 so an·^· bringbar ist (vgl. die Strichpunktlinien bei 56»), daß der

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Lichtstrahl vollständig unterbrochen wird. Ferner kann auch ein Satz Farbfilter 57 vorgesehen sein. Eines oder mehrere
dieser Farbfilter sind zum Erzielen eines farbigen Lichtpunkts in den Strahlengang einführbar (vgl. die Strichpunktlinie bei 57')· Auch kann eine Flutlicht- oder Breitstrahllinse 58 verwendet werden, um die effektive Vergrößerung in einer oder beiden Abbildungsachsen zu vergrößern. In der
Zeichnung sind die Lichtquelle 15 und die verschiedenen Zubehörteile im Unterteil des Gehäuses 11 gezeigt. Dies ist jedoch nicht zwingend; diese Bauteile könnten ebenso gut nahe der Gehäuseoberseite angeordnet sein und somit dem Bediener einen besseren Zugang zu den die Irisblende, den Verschluß
und die Filter betätigenden Mitteln ermöglichen.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

(l·) Verfolgungsscheinwerfer,

gekennzeichnet durch ein längliches Gehäuse (11) mit einem offenen Ende (12), einen im Gehäuse (11) dem offenen Ende (12) gegenüber angeordneten Spiegel (14), dessen Spiegelfläche einen Abschnitt (14') eines Umdrehungsellipsoids (36) aufweist, der zu einer Seite einer die Umdrehungsachse (37) des Ellipsoids (36) einschließenden Meridionalebene (38) versetzt ist, und

eine vom nahen Brennpunkt (18) des Spiegels (14) entfernt angeordnete Lichtquelle (15, 16, 21), die einen Lichtstrahl durch den nahen Brennpunkt (18) auf den Ellipsenspiegel (14) richtet.
2. Verfolgungsscheinwerfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine am nahen Brennpunkt (18) im Lichtstrahl liegende Irisblende (25), durch die eine Abbildung der Irisblende (25) in der fernen Brennebene (22) des Ellipsenspiegels (14) fokussiert wird.
3. Verfolgungsscheinwerfer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (45-49) zum solchen Haltern des Ellipsenspiegels (14), daß er parallel zur Mittenachse des Lichtstrahls linear verschiebbar ist, wodurch die Reichweite des Scheinwerfers verstellbar ist.

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