DE69306562T2

DE69306562T2 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE69306562T2
Application number: DE69306562T
Authority: DE
Inventors: Derek Crosby Lightbody
Original assignee: Optical and Textile Ltd
Current assignee: Optical and Textile Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: CN1031666C; EP0636227B1; EP0636227A1; DE69306562D1; DE636227T1; CA2117923A1; ES2097503T3; AU663183B2; IN179055B; HK1000522A1; ATE146267T1; US5483424A; WO1993021473A1; JPH07505739A; CN1078783A; AU3903093A

Description

Technischer Bereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich der Beleuchtung, insbesondere zur Benutzung beim Fernsehen, beim Filmen, in Theater und Fotografie.

Stand der Technik

Um Schattenkanten von Hochenergielampen, die in Filmund Fernsehstudios benutzt werden, abzuschwächen, ist es bekannt, Licht von den Lampen von einem Reflektor auf den zu beleuchtenden Gegenstand zu reflektieren. Die Reflexionsoberfläche des Reflektors ist nicht eben und so erreicht Licht das Subjekt von verschiedenen Teilen der Reflexionsoberfläche, was einen Schatten mit weichen Kanten ergibt; ein gekräuselter oder konkav getupfter Bogen von Reflexionsmaterial wurde traditionell als Reflexionsoberfläche genutzt. Eine solche Anordnung hat eine niedrige Effizienz und ergibt einen unbefriedigenden Halbschattenbereich in dem Schatten; außerdem wird ein merklicher Anteil des Lichtes, der von dem Beleuchtungsapparat ausgesandt wird, verschwendet und/oder in Wärme umgesetzt, die aus dem Apparat abgefuhrt werden muß.
EP-A-0 430 470 beschreibt eine Autolampe, die eine Glühbirne und einen Fresnelspiegel umfaßt, der das Licht von der Glühbirne in eine gewunschte Richtung reflektiert. Der Spiegel ist konstruiert als eine Serie von kreisförmigen konzentrischen Furchen.
US-A-1 915 842 beschreibt ein Flutlicht mit einem gepunkteten Reflektor.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beleuchtungsapparat vorzusehen, der in der Lage ist, diffuses Licht ohne scharfe Schatten zu produzieren (sogenanntes "soft light").

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Beleuchtungsapparat vorgesehen, wie er in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.
Licht aus den individuellen Elementen des Reflektors wird auf das Subjekt fallen, das beleuchtet wird, und jedes Element kann so einen separaten Schatten werfen; falls aber der Durchmesser von jedem Element ausreichend klein, ist wird in der Praxis keine vielfache Schattenkante für einen Betrachter bemerkbar sein oder insbesondere für eine Kamera, die die Szene filmt. Wir haben festgestellt, daß der Durchmesser von jedem Element vorzugsweise weniger als 15 mm und insbesondere vorzugsweise weniger als 10 mm ist. Falls jedes Element zu klein ist, wird die Reflexionsoberfläche mehr wie eine plane Oberfläche und um so härter wird der Schatten erscheinen. Wir bevorzugen es daher, daß jedes Element wenigstes 0,5 mm im Durchmesser und bevorzugterweise mehr als 1 mm im Durchmesser ist; wir haben festgestellt, daß ein optimaler Durchmesser im Bereich von 2 - 10, z. B. 3 - 9 mm ist.
Das Element, das verhindert, daß Licht von der Lampe auf das Subjekt fällt, kann ein Diffusor sein, z. B. eine gefrostete und/oder opale Scheibe, die derart direktes Licht diffus macht oder eine Stauscheibe oder ein Reflektor, die jegliches Direktlicht blockieren und es generell auf die Hauptreflektionsfläche reflektieren.
Es wird bevorzugt, daß jedes Element direkt an alle seine benachbarten Elementen angrenzt und daß dort im wesentlichen keine flachen Flächen zwischen solchen Elementen vorliegen, aber bis zu 10 % (nach Fläche), und bevorzugterweise bis zu 5 % der Reflexionsoberfläche können sich durch flache Bereiche zusammensetzen. Die Elemente sind bevorzugterweise so, daß sie zusammenpassen, um eine eng gepackte Anordnung ohne jegliche flache Bereiche zwischen ihnen zu bilden.
Wenn die Elemente alle identisch ausgeformt sind, kann der Beleuchtungsapparat Interferenzmuster erzeugen und so ist es zu bevorzugen, daß jedes Element durch Elemente umgeben ist, von denen wenigstens einige einen unterschiedlichen Krümmungsradius und/oder einen unterschiedlichen Durchmesser im Vergleich zum fraglichen Element haben.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann jedes Element drei bis zehn benachbarte Elemente haben, genereller vier bis acht benachbarte Elemente.
Die konvexe Form eines jeden Elementes ist vorzugsweise so, daß Licht, das auf irgendein Element fällt, nicht reflektiert wird auf ein direkt benachbartes Element, da dies die Effizienz des Reflektors verringern würde.
Die Tangente von jedem konvexen Element an der Stelle, wo es ein benachbartes Element trifft, ist bevorzugterweise wenigstens 25º vorzugsweise 45º - 75º, z. B. 60º zur Orthogonalen; falls der Reflektor nicht eben ist, wird die Orthogonale genommen in bezug auf die Tangente des Reflektors an dem in Erwägung gezogenen konvexen Element.
Der Durchmesser der Reflexionsoberfläche ist bevorzugterweise wenigstens 600 mm und generell etwa 600 - 1000 mm, z. B. 600 - 800 mm.
Der Divergenzwinkel des Lichtstrahls, der durch den Lichtapparat produziert wird, ist vorzugsweise 50º - 150º und insbesondere wenigstens 60º - 120º. Wir haben festgestellt, daß der optimale Divergenzwinkel etwa 120º ist für den Gebrauch im Studio und 60º - 80º für Arbeiten im Freien.
Jedes konvexe Element ist bevorzugterweise in einer leicht gewölbten Form gebildet und insbesondere bevorzugt teilsphärisch im Querschnitt.
Der Reflektor kann Wände haben, die gebogen oder planar sind, z. B. kann er generell scheibenförmig oder pyramidisch oder generell konisch in der Form sein.
Die Form der konvexen Elemente und die Anordnung des Reflektors als ganzes in bezug auf die Lampe ist bevorzugterweise so, daß soviel Licht wie möglich aus der Beleuchtungsvorrichtung auf das Subjekt reflektiert wird anstatt auf einen anderen Abschnitt des Reflektors. Dies kann erreicht werden durch eine geeignete Formung der reflektierenden konvexen Elemente und durch eine entsprechende Wahl der Position der Lampe innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung und des Winkels der Reflektorwände.
Für eine maximale Effizienz ist die Reflektoroberfläche bevorzugterweise verspiegelt; die verspiegelten Flächen können ein Satin-Finish haben z. B. durch eine Beschichtung mit einem Satinlack, um die Diffusion weiter zu erhöhen. Alternativ kann die Oberfläche weiß sein, obwohl dies dann von niedrigerer Effizienz wäre und außerdem kann die weiße Oberfläche eine Farbveränderung verursachen, indem sie die Farbtemperatur der Lichtausgabe absenkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nun lediglich beispielsweise in weiterem Detail beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, dabei zeigt
Figur 1 einen geschnittenen Seitenaufriß einer Belichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2a eine Aufsicht eines Teils der Reflexionsoberfläche der Beleuchtungsvorrichtung von Figur 1;
Figur 2b eine schematische Ansicht des gleichen Teils der reflektierenden Oberfläche wie Figur 2a aber darstellend, wie die Elemente geformt sind; und
Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A, die in Figur 2 gezeigt ist.

Beste Weise zur Ausführung der Erfindung

Unter anfänglicher Bezugnahme auf die Figur 1 der beigefügten Zeichnungen wird eine Beleuchtungsvorrichtung gezeigt, um weiches Licht im wesentlichen in einer Richtung vorzusehen, die durch den Pfeil B in Figur 1 dargestellt wird, um einen Gegenstand zu beleuchten. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 10, das einen internen Reflektor 12 in sich gesichert hat. Das Gehäuse und der Reflektor sind jeweils rotationssymmetrisch um eine optische Achse und der obere Abschnitt 11 hat eine teilsphärische Form, während der äußere Abschnitt 13 in seiner Form teilkegelig ist. Der Durchmesser D des Reflektors ist etwa 600 mm oder bei einem anderen Modell etwa 800 mm. Eine Entladungslampe 14, die z. B. eine MSR(Medium Surface Rare Earth)-Lampe (wie dargestellt) oder eine HMI-Lampe (oder eine ähnliche Entladungslampe) oder eine Tungsten-Halogenlampe sein kann, wird in einem Lampensockel 16 gehalten, der wiederum durch einen Lampenträger 17 gehalten ist, der sich aus einer Montageplatte 18 zusammensetzt, die durch vier Säulen 20 (von denen nur zwei sichtbar sind) von einer oberen Befestigung 22 gestützt wird. Ein gefrosteter und/oder opaler Bohrsilikatglasdiffusor 23 ist direkt vor der Lampe 14 angeordnet, um zu verhindern, daß Licht, das durch die Lampe 14 emmitiert wird, direkt auf den beleuchteten Gegenstand fällt, das heißt Licht, das von der Lampe 14 in der Richtung B emmitiert wird, wird zerstreut und verläuft so nicht direkt in Richtung B. Eine Hitzeschildplatte 15 ist ebenfalls in dem Träger 17 eingeschlossen.
Der Reflektor 12 könnte hergestellt sein durch Spritzgießen eines Kunststoffbasismaterials und eine Überfangbeschichtung einer Lage von Aluminium und einer Schutzschicht, um eine verspiegelte Innenoberfläche zu bilden. Der Reflektor kann innerhalb des Gehäuses 10 durch jegliche geeignete Mittel gehalten werden, z. B. kann es an das Innere des Gehäuses mit einem Klebstoff geheftet werden oder er kann durch Federclipse 24 gehalten werden, wie dargestellt. Abstandhalter 25 (siehe Figur 3) sind zwischen dem Reflektor und dem Gehäuse angeordnet, so daß ein Luftspalt 27 zwischen den beiden ist, der bei einer Dissipation von Hitze von der Lampe hilft.
Für eine Erleichterung der Herstellung ist der Reflektor 12 aus acht Segmenten hergestellt, die jeweils durch Federclipse 24 gehalten werden, um einen kompletten Reflektor 12 zu bilden. Die innere Oberfläche 26 des Reflektors 12 wird gebildet durch ein Feld von eng gepackten konvexen Elementen 28, die in den Figuren 2a und 3 detailliert gezeigt sind; jedes Element hat eine kuppelartige, konvexe, teilsphärische Kontur (siehe Figur 3). Licht (in Figur 3 durch Pfeile C dargestellt), das auf jedes Element fällt, wird von der inneren Oberfläche der Reflektorelemente reflektiert und dadurch entlang der Richtung der Pfeile C dispergiert. Wenn alle Elemente identisch sind und in einem regelmäßigen Feld angeordnet sind, können Interferenzmuster sichtbar sein und so sind die Reflexionselemente wie dargestellt von drei unterschiedlichen Durchmessern d&sub1;, d&sub2; und d&sub3;, die 6,5 mm, 5 mm bzw. 3,5 mm sein können; zusätzlich können die Elemente unterschiedliche Krümmungsradien r&sub1;, r&sub2; und r&sub3; haben.
Wie aus der Figur 2b gesehen werden kann, sind alle Elemente 28 so geformt, daß ihre Ecken auf Kreuzungsstellen zwischen sphärischen Abschnitten liegen, die durch gepunktete Linien in der Figur 2b dargestellt sind.
Die lichtreflektierenden Elemente 28 sind glatt teilkugelig geformte Kuppeln (wie in Figur 3 zu sehen ist).
Bevorzugterweise ist der Winkel X zwischen der orthogonalen 36 der Reflektorwand 22 und der Tangente 38 der Oberfläche jedes Kuppelelements an der Stelle, wo es das benachbarte Element trifft, vorzugsweise wenigstens 45º und insbesondere vorzugsweise etwa 60º.
Ein Rahmen 21 wird am Gehäuse 10 gestützt mittels Säulen 29 und kann benutzt werden, um einen "Eierkarton" (nicht dargestellt) zu stützen, der ein Feld von horizontalen und vertikalen Streifen ist, die die Richtung des von der Lampe ausgestrahlten Lichts begrenzen. "Scheunentore" können ebenfalls am Rahmen 21 befestigt werden, falls benötigt.
Der Diffusor 23 wird auf einer Halterung 30 getragen, die durch eine Stange 31 gehalten wird, die an jedem Ende durch den Rahmen 21 gesichert ist und sich quer über die Fläche der Vorrichtung erstreckt.
Filterrahmen (nicht dargestellt) können hinter und/oder vor dem "Eierkarton" gehalten werden, um zu ermöglichen, Farbfilter, Ultraviolettfilter und/oder Diffusor in die Vorrichtung zu integrieren; solche Filterrahmen werden am Rahmen 21 befestigt.
Lampe 14 und die Lampenbefestigung 17 werden an der oberen Halterung 22 gehalten, die an dem Gehäuse 10 mittels Dzus-Bolzen 34 und Dzus-Befestigern 36 gesichert ist. Die Lampe kann einfach entfernt werden, indem die Befestiger 36 gelöst werden und die obere Befestigung 22 zusammen mit der Lampe und dem Lampenträger 17 entfernt wird. Verschiedene Arten von Lampen können in der Vorrichtung benutzt werden und jede Art kann mit ihrem eigenen individuellen Träger gehalten und falls benötigt in der Vorrichtung gesichert werden. Es ist wichtig, daß die Lampe benachbart zu dem Diffusor 23 ist, so daß kein Licht direkt auf den zu beleuchtenden Gegenstand fällt. Da verschiedene Arten von Lampen verschiedene Längen haben, sind die Befestigungen für verschiedene Lampen von korrespondierenden unterschiedlichen Längen, um sicherzustellen, daß jede Lampe benachbart zu dem Diffusor angeordnet ist: So hat eine Tungsten-Halogenlampe, die länger sein kann als eine MSR- Lampe, eine kürzere Befestigung als die MSR-Lampenbefestigung. Wenn die Lampe eine MSR-Lampe ist, ist ein Zünder 35 vorgesehen.
Mehr als eine Lampe kann in der Vorrichtung gleichzeitig angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Lampen vom gleichen oder verschiedenen Typ sein können und sie gleiche oder verschiedene Leistung haben können.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Gegenstandes ohne einen nennenswerten Schatten zu verursachen, wobei die Vorrichtung einen Halter (16) zum Halten einer Lampe umfaßt, einen Reflektor (12), um Licht von der Lampe auf den Gegenstand zu reflektieren, ein Element (23), das vor der Lampe angeordnet ist, um zu verhindern, daß Licht direkt von der Lampe auf den Gegenstand fällt, wobei der Reflektor (12) eine Reflexionsoberfläche von wenigstens 500 mm Durchmesser aufweist und aus einer Vielzahl von konvex gewölbten, lichtreflektierenden Elementen (28) zusammengesetzt ist, die einen Durchmesser von 0,5 mm bis 20 mm haben und die genannten lichtreflektierenden Elemente mindestens 90 % (nach Fläche) der Reflexionsoberfläche bilden.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Durchmesser der lichtreflektierenden Elemente (28) allgemein im Bereich bis zu 15 mm liegt, beispielsweise 3 bis 10 mm.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die einen Divergenzwinkel im Bereich von 50º bis 150º hat.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der genannte Divergenzwinkel im Bereich von 60º bis 120º ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die konvex gewölbten Elemente (28) auf der Reflexionsoberfläche von wenigstens zwei verschiedenen Krümmungsradien (r&sub1;, r&sub2;, r&sub3;) und/oder von wenigstens zwei verschiedenen Durchmessern (d&sub1;, d&sub2;, d&sub3;) sind.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der mit Ausnahme am Rand des Reflektors jedes Element durch andere Elemente umgeben ist, von denen wenigstens einige verschiedene Durchmesser oder Krümmungsradien als das fragliche Element haben.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die konvex gewölbten, reflektierenden Elemente (28) wenigstens 95 % (nach Fläche) der Fläche der Reflexionsoberfläche bilden.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der Reflexionsoberfläche aus konvexen, reflektierenden Elementen zusammengesetzt ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jedes konvexe, reflektierende Element eine spiegelnde Oberfläche hat.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Tangente jedes konvexen Elementes an der Stelle, wo es ein benachbartes Element trifft, einen Winkel (x) von 25º bis 75º, beispielsweise 45º bis 60º zu der Orthogonalen der Reflexionsoberfläche an dieser Stelle hat.