DE2518539C3 - Verfolgungsscheinwerfer für Bühnenbeleuchtung - Google Patents

Description

30

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verfolgungsscheinwerfer für Bühnenbeleuchtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Verfolgungsscheinwerfer werden 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 mittels eines Reflektors 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 vertikal schwenkbar.

Bei bisher entwickelten Verfolgungsscheinwerfern treten bestimmte Nachteile auf. Erstens erfordert die Optik ein relativ langes Gehäuse. Zum Beispiel 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.

Bei einem bekannten Verfolgungsscheinwerfer (US-PS 27 55 374) hat man, um die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden, die Lichtquelle b5 hinter einem eine mittige öffnung aufweisenden Kugel- oder Parabolhauptspiegel angeordnet. Die Lichtquelle selbst ist mittig innerhalb eines der Sammlung des Lichts dienenden ellipsoiden Hohlspiegels angeordnet. Das von der Lichtquelle ausgehende und von dem ellipsoiden Hohlspiegel gesammelte Licht gelangt durch die öffnung des Hauptspiegels und wird dann von einem ellipsoiden Konvexspiegel zum Hauptspiegel zurückreflektiert und schließlich von diesem zu der zu beleuchtenden Stelle reflektiert Die drei Spiegel sind mittig längs einer gemeinsamen Achse angeordnet Die beschriebene Projektionsoptik hält zwar die Lichtverluste relativ gering und ist achromatisch; jedoch ist die projizierte Lichtmenge durch die Größe der mittigen öffnung des Hauptspiegels begrenzt, und die koaxiale Ausrichtung der Spiegel und der Lichtquelle ist für eine KJeinhaltung des Lichtverlusts ungünstig.

Bei einer bekannten, für Kraftfahrzeugscheinwerfer bestimmten Anordnung (GB-PS 3 99 121) wird ein Parabolreflektor verwendet, wobei eine Lichtquelle in der Nähe des Brennpunkts eines ellipsoiden Hohlspiegels angeordnet ist und das von ihr ausgehende Licht in die Nähe des anderen Brennpunkts des Ellipsoidspiegels reflektiert wird, der mit dem Brennpunkt des Parabolspiegels zusammenfällt. Das Lichtbündel weist sowohl parallele Strahlen, die durch Reflexion von Licht, das den Brennpunkt des Parabolreflektor durchsetzt, erzeugt werden, als auch versetzte oder divergierende Strahlen auf, die von etwas außerhalb des Brennpunkts befindlichem Licht herrühren. Ein solches unfokussiertes Lichtbündel ist als Verfolgungsscheinwerfer in der Bühnentechnik völlig ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen räumlich gedrängt ausgebildeten Verfolgungsscheinwerfer zu schaffen, der beträchtlich kürzer als die bisher bekannten Verfolgungsscheinwerfer ist, bei dem der erwähnte Wärmeeinschluß beim Abwärtsschwenken des Scheinwerfergehäuses so weit wie möglich vermieden wird und der achromatisch und möglichst frei von Lichtverlusten ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Verfolgungsscheinwerfer nach der Erfindung kann unter Beibehaltung des Vorteils einer astigmatismusfreien Projektion räumlich sehr gedrängt ausgebildet werden. Ein in der nahen Brennebene des ellipsoiden Hohlspiegels befindliches Objekt, z. B. die Kreisöffnung einer Irisblende, wird in der fernen Brennebene des Ellipsoids verzerrungsfrei projiziert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen räumlich gedrängten Verfolgungsscheinwerfer,

Fig.2 eine Ansicht der Hauptbauteile des Verfolgungsscheinwerfers nach F i g. 1,

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 F i g. 1 verwendete Spiegel gebildet ist, und

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

Gemäß F i g. 1 und 2 hat der Verfolgungsscheinwerfer 10 ein Gehäuse 11 mit einem offenen Vorderende 12. Nahe einem Hinterende 13 ist im Gehäuse 11 ein Lllipsenspiegel 14 befestigt, dessen geometrische Ausbildung nachstehend noch im einzelnen angegeben

wird. Nahe dem Gehäusevorderende 12 ist eine Lichtquelle 15 mit einem zugehörigen elliptischen Reflektor 16 zum Projizieren von Licht auf den Spiegel 14 angeordnet Die Mittenachse 17 des aus der Lichtquelle 15 austretenden Lichts verläuft 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 elliptischen Reflektor 16 in einer Hauptausstrahlungsrichtung 20 reflektiert wird, die mit der durch die Mitte der öffnung 12 verlaufenden Mittenlinie des Gehäuses 11 zusammenfällt.

Die Lichtquelle 15 und der Reflektor 16 erzeugen einen mit der Achse 17 koaxialen Lichtkegel. Die Lichtkegelgröße ist durch einen ringförmigen Reflektor 21 begrenzt, der am offenen Ende des Lichtquellenreflektors 16 angeordnet ist. Bei Reflexion durch den Elüpsenspiegel 14 wird der Lichtkegel in einer Ebene 22 (Fig.3) fokussiert, in der auch der ferne Brennpunkt 23 des Ellipsenspiegels 14 liegt. 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 befestigt, die ihrerseits am Gehäuse 11 oder einem Teil desselben befestigt ist. Nach F i g. 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, so daß sie im wesentlichen außerhalb des Strahlengangs des vom Spiegel 14 reflektierten Lichts liegt. Ein Abschirmen von Licht wird dadurch vermieden.

Eine Irisblende 25 (Fig. 1 und 2) ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 15 und dem Spiegel 14 am nahen Brennpunkt 18 angeordnet. Die Irisblende 25 ist von üblicher Bauart mit mehreren einander überlappenden lichtundurchlässigen Lamellen 26, die eine Kreisöffnung 27 (F i g. 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 Abbildung minimiert wird. Bei Verwendung in der Theater- oder Bühnentechnik bedeutet dies, daß der projizierte Punkt kreisförmig ist.

Es können natürlich auch andere Formen des projizierten Lichts erwünscht sein, und dies wird durch eine Maske 28 erleichtert, die durch einen Rahmen 29 in den Strahlengang eingeführt wird, wie in F i g. 2 bei 28' in Strichpunktlinien gezeigt ist. Die Maske 28 ist hinreichend nahe an der Irisblende 25 und auf Grund 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 (F i g. 3).

Die reflektierende Fläche des Ellipsenspiegels 14 weist einen Abschnitt 14' eines Umdrehungsellipsoids 36 (F i g. 4 und 5) auf, das durch Drehen einer Ellipse 36' (F i g. 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 F i g. 3,4 und 5 entspricht diese Meridionalebene der A"-Z-Ebene (mit Y=O). Der Spiegelabschnitt 14' ist im wesentlichen kreisförmig, gesehen entlang der Linie 17' zwischen dem Brennpunkt 18 und der ivlitte 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. Der Richtungsunterschied θ zwischen den Rotationsachsen 17 und 37 und der Abstand U zwischen der Irisblende 25 (in der Brennebene 30) und dem

ίο Spiegel 14 sind frei wählbare Parameter, die die Länge 2 a der Hauptachse der Ellipse 36' bestimmen. Ein weiterer wählbarer Parameter ist die erwünschte Vergrößerung, d. h. das Größenverhältnis zwischen der Irisblendenöffnung 27 und der projizierten Lichtabbildung. Für die ungefähre Vergrößerung Mgilt:

M =

(a-e)

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:

θ = 19"

U= 48,26 cm
jo a = 11,5 m

e = 11,0 m

b = 3,2 m

ι = 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 Verfolgungsscheinwerfers mit gleicher Reichweite und Vergrößerung.

Bei dem Verfolgungsscheinwerfer 10 nach F i g. 1 und 2 hat der Spiegel 14 einen Abschnitt 14', der vollständig auf einer Seite der Meridialebene einer vorderseitig aluminierten Glasschale 36 in Form des definierten Umdrehungsellipsoids liegt. Der Spiegel 14 ist im Gehäuse 11 so angeordnet, daß ein Markierungspunkt 42 (F i g. 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 der Reflektor 16 hat. Wenn also der Reflektor 16 am Boden des Gehäuses 11 angeordnet ist, so befindet sich der Markierungspunkt 42 ebenfalls air. Boden des Gehäuses 11. Dadurch wird sichergestellt, daß die Geometrie gemäß F i g. 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

M> 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 projizierten Abbildung verstellbar ist. Zu diesem Zweck ist der Spiegel 14 vorteilhafterweise so angeordnet, daß er eine begrenzte Vorwärts- und Rückwärtsbewegung parallel

zu einer zur Spiegelnlitte 19 senkrecht verlaufenden Linie 43 ausführen kann, ohne daß der Spiegel winkelmäßig gedreht wird. Der Spiegel 14 ist an seinem Umfang mit Schenkeln 44 einer Halterung 45 befestigi. die mittig einen nach rückwärts sich erstreckenden Gewindevorsprurg 46 hat. Der Gewindevorsprung 46 durchsetzt eine am Gehäuse 11 befestigte starre Halterung 47. Eine Druckfeder 48 spannt den Spiegel 41 in Richtung zum Vorderende 12 des Gehäuses 12. Eine Vorwärtsverschiebung wird jedoch 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 gehaltert, 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 53 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 bekann-■) ten 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.

κι Verschiedene Zubehörteile können in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle 15 und dem Spiegel 14 eingeschaltet werden. Nach Fig. 2 weist der Verfolgungsscheinwerfer einen Schwenkverschluß 56 auf, der von der Lichtquelle 15 so anbringbar ist (vgl. die

Ij Strichpunktlinien bei 56'), daß der 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 ermögli-

Jd chen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfolgungsscheinwerfer für Bühnenbeleuchtung, mit einem konkaven ersten Ellipsoidspiegel, in dem die Lichtquelle angeordnet ist und im Bereich von dessen Achse der nahe Brennpunkt und die Mitte eines zweiten Ellipsoidspiegels liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ellipsoidspiegel (14) ebenfalls konkav gekrümmt ist und einen Abschnitt eines Rotationsellipsoids darstellt, dessen Rotationsachse (37) mit der Rotationsachse (17) des ersten Ellipsoidspiegels (16) einen spitzen Winkel (Θ) bildet, wobei der zweite Ellipsoidspiegel (14) außerhalb seiner Rotationsachse (37) liegt und derart angeordnet ist, daß das in der Hauptausstrahlungsrichtung (20) reflektierte Lichtbündel im wesentlichen an dem ersten Ellipsoidspiegel (16) vorbeigeht, wobei ferner eine in der nahen Brennebene (30) des zweiten Ellipsoidspiegels (14) angeordnete Blende (25) in dessen ferner Brennebene (22) abgebildet wird.

2. Verfolgungsscheinwerfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine bewegliche Aufhängung des zweiten Ellipsoidspiegels (14) zur Verstellung parallel zu einer zur Spiegelmitte (19) senkrecht verlaufenden Linie (43).