JP2008537292A - 機械的な調光装置を有する照明システム - Google Patents

機械的な調光装置を有する照明システム Download PDF

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Abstract

本発明は、照明源2と、前記照明源2によって生成されると共に、当該照明装置から発せられる光の量を減光する機械的な調光装置4であって、可変の断面積によって光路を規定するために機械的に動作可能な、部分的に重なっているブレードのアレイを有する機械的な調光装置4とを有する照明システム10であって、各ブレードは、少なくとも1つの重なっているセグメント及び少なくとも1つの重なっていないセグメントを有しており、前記重なっているセグメントは、色フィルタであり、前記重なっていないセグメントは、シャッタである、照明システム10に関する。好適実施例において、前記色フィルタの色は、黄から琥珀へ赤への範囲にある。この装置は、前記照明源のような強い強度のランプの場合に特に便利であり、約0から100%の範囲に渡って前記照明源によって生成される光の自然な調光を提供し、自然の日没に類似している投射された光の色変化を生じる。

Description

本発明は、一般に、照明源及び機械的な調光装置を含む照明システムに関する。前記機械的な調光装置は、ユーザ入力に応答して互いに対して可動な関係において取り付けられている複数のブレードを含んでいる。前記ブレードは、ここを約0ないし100%の範囲に渡って通過する、前記照明源において生成されると共に前記光源から発せられる前記光の量を減光するために可変の断面積の光路(optical passageway)を規定するように可動である。
照明源と当該照明システムによって生成される光の量を減光する機械的な調光装置とを含んでいる照明システムは、様々な状況において使用されている。特に、強度の照明源を有する場合、このような照明システムは、例えば、舞台おいて、テレビジョン装置、映画又は建築上の照明システムにおいて幅広く使用されている。幾つかの種類の舞台表現の場合、300個もの個々の照明源が設けられ得る。このような照明システムは、変更可能なものでなければならない。例えば、舞台又はテレビジョン舞台照明の制御において、一連の照明効果が、前記舞台におけるドラマティックな演技と同時に活性化される。潜在的に200個もの照明効果が、順々に活性化される必要がある。
このような用途において、所与の光源の照明強度が、最大とゼロとの間で変化されることができることを保証することが重要である。
白熱ランプの場合、減光は、当該ランプへの入力電圧を減少することにより、単純に容易化される。前記のような電圧の減少は、フィラメントの温度降下を生じ、従って、生成される光の色を変化させる。白熱光は、電圧が減少されるにつれ、より赤色になり、日没における陽の光の自然な変化に相当する。
しかし、白熱ランプ照明型プロジェクタは、小さい領域の照明においてのみ満足できるものである。
実際、劇場のような非常に広いホール、又は屋外若しくは白昼の表現がなされなければならない場所においては、高い強度の照明源が利用されなければならない。
本来、屋外及び産業用途に開発された、高輝度放電(HID)ランプは、オフィス、小売店及び他の屋内用途においても使用されている。以下のように、HID源の幾つかの有利な点がある:
・比較的長い寿命(5,000ないし24,000+ 時間)、
・比較的高いワット当たりのルーメン出力、及び
・比較的小さい物理的サイズ。
しかしながら、以下の動作制限も、考慮されなければならない。第一に、HIDランプは、ウォームアップのための期間を必要とすることである。これは、ランプからランプまで変化するものであるが、平均的なウォームアップ期間は、2ないし6分間である。第二に、HIDランプは「リストライク(restrike)」期間を有していることであり、これは、アークを保持するには低すぎる電流又は電圧の降下の瞬間的な中断が、前記のようなランプを消灯させることを意味する。このとき、前記ランプ内部の気体は、イオン化できないほど熱くなり、前記アークがリストライクする前に、前記気体が冷め、かつ、圧力が降下する期間が必要とされる。このリストライクの過程は、どのHID源が使用されているかに依存して、5ないし15分間かかる。従って、HIDランプの良好な用途は、ランプが間欠的にオン及びオフに切り換えられることのない分野である。
特に、このような照明システムは、前記ランプへの電流供給の減少は前記ランプの消灯を生じるので、前記ランプ自身の直接的な電圧の制御によって減光されることができない。このようなランプの光強度の制御は、前記光路内で機械的に動作する調光装置によってのみ達成されることができる。このような光バルブは、ユーザの必要性に応じて多い又は少ない光を通過させるために、開口を調節することによって強度制御の調整を許可するように調整可能なシャッタ若しくはフラップの集合、又はカメラにおいて使用されている絞りに類似している絞りの形態をとっている。
この目的のために、例えば、米国特許第5904417A号において、照明装置が、放電アークランプ照明源、前記照明源からの光を収集する及び投影する前記照明源を完全に包囲している楕円形リフレクタ、前記照明源によって生成されると共に前記照明装置から発せられる光の量を減光するシャッタを含むことが提案されている。前記シャッタは、可変の断面積によって光路を規定するように機械的に動作可能である。前記シャッタは、ユーザ入力に応答して、互いに対して可動である関係において取り付けられている複数のシャッタブレードを含んでいる。前記シャッタブレードは、ここを約0から100%の範囲に渡って通過する前記照明源からの光の量を減光するための可変の断面積の光路を規定するために可動なものである。本発明の目的は、約0から100%の範囲に渡って前記範囲の前記ランプの出力を減光させる機械的な調節光装置と一緒に高い強度ランプのような照明源を有する照明システムであって、自然の日没に相当する前記のような減光された範囲に渡って生成された光における色の変化を生じさせる照明システム提供することにある。
上述の目的及び以下で明らかになる付加的な目的によれば、本発明は、照明源と、前記照明源によって生成されると共に前記照明装置から発せられる光の量を減光する機械的な調光装置であって、可変の断面積によって光路を規定するように機械的に動作可能な部分的に重なっているブレードのアレイを含む機械的な調光装置とを有する照明システムであって、各ブレードは、少なくとも1つの重なっているセグメント及び少なくとも1つの重なっていないセグメントを有しており、前記重なっているセグメントは色フィルタであり、前記重なっていないセグメントはシャッタである、照明システムを提供する。
好適実施例において、前記色フィルタの色は、黄色から琥珀及び赤までの範囲におけるものである。
この装置は、前記照明源のような高い強度のランプにおいて特に便利であり、自然の日没に似ている投影された前記光の色変化を生じる約0から100%の範囲に渡って前記照明源によって生成される前記光の自然な調光を提供する。
前記光ビームの前記のような経路に渡って移動された場合、各ブレードは、前側部における前縁(leading edge)、及び境界から前記後側部におけるビーム阻止縁(beam-stopping edge)を有する。
好適実施例において、前記のような色フィルタセグメントの色は、前記前縁からビーム阻止縁までにおいて、黄から赤まで変化する。従って、ワイプというよりもフェードを提供する調光装置が提供される。
前記重なっているセグメントは、前記ビーム阻止縁において、暗い青色の又は不透明なリムを有していることも好ましい。
前記重なっているセグメント、前記ビーム阻止縁において、暗い青色の又は不透明なリムを有することもできる。
当該発明の一実施例によれば、前記調光装置は、水平に又は垂直に横たわっている前記ブレードを備えているチアンブラインド型調光器である。
当該発明の一実施例によれば、前記調光装置は、中央アパーチャに対して可動である前記ブレードを備えている虹彩絞り型調光器である。
当該発明の一実施例によれば、前記調光装置は、水平に又は垂直に横たわっていると共に対向する方向に枢動可能な前記ブレードを備えているハッチ型調光器である。
当該発明の一実施例によれば、前記調光装置は、水平に又は垂直に横たわっていると共に対向する方向に可動である前記ブレードを備えるスライドゲート型調光器である。
リフレクタは、前記光ビームの全断面積に渡ってより均等に、前記光をより良好に分配するために前記照明源と共に使用されることもできる。
本発明は、照明源と、前記照明源から固定されている距離に配されており、前記照明源によって生成されると共に照明システムから発せられる前記光の量を実質的に約0から100%の範囲に渡って減光する機械的な調光装置とを有する前記照明システムであって、前記調光装置は、可変の断面積によって光路を規定するように機械的に動作し、前記調光装置は、互いに対して可動な関係において取り付けられている複数の重なっているブレードであって、前記照明源及び前記調光装置を通過する長軸にほぼ垂直に配されているブレードと、ユーザ入力に応答して互いに対して前記ブレードを移動する手段とを有している照明システムにおいて、個々のブレードの各々は、透明であり重なっている前方セグメントと、不透明であり重なっていない後方セグメントとを有しており、前記重なっているセグメントは色フィルタであり、前記重なっていないセグメントはシャッタである、照明システムに関する。
前記照明源は、まだ開発されていない光源を含む電気エネルギを供給されている如何なる光源であっても良い。模範的な光源は、ナトリウム蒸気、水銀蒸気又はメタルハライドランプのような、高輝度放電(HID)ランプを含む。使用されることができる模範的なHIDランプは、標準的な大きさのHIDランプ及び小型のHIDランプを含む。
既存のHID製品の範囲は、水銀蒸気(MV)、高圧ナトリウム(HPS)及び石英メタルハライド(MH)ランプで構成されている。近年、セラミックメタルハライドランプ(例えば、Philips社のMasterColor(登録商標)シリーズ)は、市場に入っている。前記従来のHIDランプと比較して、前記セラミックメタルハライドランプは、非常に優れた初期色一貫性(initial color consistency)、寿命を通しての秀逸な安定性(10,000時間において、光束(lumen)維持率>80%、色温度シフト<200Kat)、高い発光効率>90ルーメン/ワット及び約20,000時間の寿命を呈する。これらの高い所望の特徴は、多結晶アルミナ(PCA)エンベロープの高い安定性及び塩の特別な混合物によるものであり、前記塩の特別な混合物は、自然の光に近い連続的なスペクトルの光放射を発する。
付加的な便利な光源は、電気的手段によって減光されることができない如何なる光源も含む。
図3は、典型的なスポット照明器具の照明システムを示している。符号10によって概ね特徴付けられている照明システムであって、照明源2と、少なくとも前記照明源2からの光を収集する及び投影する照明源2の一部を少なくとも完全に包囲しているリフレクタ3と、照明源2によって生成されると共に前記照明システム10から投射され対象物に向けられる光の量を減光する調光装置4とを有する照明システムが、描かれている。
前記照明源2、リフレクタ3及び調光装置4は、照明源10を介して拡張される光ビーム7の中心軸に対して軸方向に位置されている。
電源及び関連するハードウェアは示されておらず、やはり示されていないがハウジングのチャンバ内に配置されている。
図3に示されているように、この種の照明システムは、高輝度放電ランプを有しており、前記高輝度放電ランプを凹状のリフレクタと組み合わせることにより、前記のようなシステムを構成するのが通常である。
前記リフレクタは、典型的には、横方向に及び垂直に離間されていると共に、後方及び横方向に発せられる前記照明源からの光を反射するための湾曲された部分のようなものを有する金属シートを、持っている。前記のような直接光と一緒に反射されたものは、その後、拡散プレート5まで進行することができる。拡散プレート5は、前記のような光線を、次いで前方へ進行するように拡散する。従って、全ての又は実質的に全ての光が、照明のために使用され、均一な又は実質的に均一な光ビームのための準備がなされる。
前記光ビームの形状及び色には、色フィルタ、ゴーボー(gobo)ホイール、ストロボ装置又はビームスプリッタ等のような更なる光学素子によって影響を与えることもできる。
本発明によれば、当該照明システムは、部分的に重なっているブレード1のアレイであって、可変の断面積によって光路を規定するように機械的に動作可能であるブレード1のアレイを有しており、各ブレードは、少なくとも1つの重なっているセグメント及び少なくとも1つの重なっていないセグメントを有している。
開かれた位置から閉じられた位置までの動作において、先ず、各ブレードの前部の前縁が、前記光ビームの断面の経路面積6に入り、その後、前記ブレードの後部が、噛合位置において前記ブレードの前記ビーム阻止縁が規定するまで、前記光ビームの断面の経路面積6に入る。
これらの装置の設計は、2つの主要な考慮、即ち約ゼロから最大までの最大動作範囲に渡って、前記照明源を減光する機能と、前記光ビームの色を同時に変化させることとによって駆動されている。
この目的のために、各ブレードにおいて、前記重なっている前方部は、半透明色フィルタ素子であり、前記重なっていない後方部は、不透明なシャッタ素子である。
前記透明部分と前記不透明な部分との間の境界は、前記ビーム阻止縁によって規定されており、閉じられた位置において、重なっている領域及び重なっていない領域からの遷移に印をつけている。
前記調光装置によって規定されているような調光断面積は、長方形、正方形又は円形であっても良い。原則として、前記調光断面積の幅は、前記光ビームの幅よりも広い。
前記ブレードは、前記調光断面積における光差込(light-admitting)開口を規定しており(図3参照)、前記光差込開口の大きさは、互いに対する前記ブレードの角度位置を変更することにより変化されることができる。
重なっていないセグメントの各々は、前記調光断面の一部を形成し、重なっていないセグメント全ての集合は、調光断面を完全に覆っている。
前記調光ブレードの前記重なっていないセグメントは、完全な減光を提供するために不透明である。
前記重なっていないシャッタセグメントの透過性は、空における月、星及び夜の色(例えば、暗い青)に類似している照明を提供するために、光を吸収、反射、及び透過するように、意図的に変更されることができる。
前記調光器ブレードの重なっているセグメントの各々は、投射された光の色が、必要とされているように変化されることを可能にするための平面状の色フィルタとして設けられている。
最も簡単な実施例において、前記色フィルタセグメントは、単色の黄、琥珀又は赤色フィルタである(図4A)。
更なる実施例によれば、前記色フィルタセグメントは、何らかの2つの色の間のクロスフェードを可能にするための、3つの二次色、黄、琥珀及び赤のうちの2つのものの、これ自体は知られているダイクロック色プレートである(図4B)。2つ以上の色の他の組み合わせも使用されることができる。
更なる実施例によれば、色フィルタセグメントの透過性は、段階状であるか又は連続的であるかの何れかである照明を提供するために、光を吸収する、反射する及び透過するように、意図的に変更されることもできる。
これらにおいて、透明プレートは、動作(移動)方向に、黄から赤へと次第に暗く着色されており、この結果、前記のような動作の方向において、完全な透明(無色)から完全な不透明(完全に黒)まで相次いで、好ましくは連続的に移っている。(図4C)。
前記色フィルタセグメントの透明性は、空における曇り空又は夕焼け色の縞に類似している照明を提供するために、光を吸収する、反射する及び透過させるように意図的に変更されることができる。
前記重なっているセグメントの縁の前記ビーム阻止縁は、常夜灯の生成及び前記光ビームの切除を保証するために、暗い青に着色されることもできる。
前記機械的な調光器装置の設計に関して、ベネチアンブラインド型シャッタ、(カメラのレンズにおいて使用されている)虹彩絞り、櫛型シャッタ及びハッチのような、複数の異なる基本的な設計が知られている。
図1に示されている発明の好適実施例によれば、前記調光装置は、特に、光ビームの広い断面における使用のために、自身の長軸の周りに共通して揺れることができる複数の平行な、狭いルーヴル型のブレードのアレイを備えるベネチアンルーヴル型装置として設けられている。
前記ブレードは、水平に又はそうでない場合には垂直に配されることができる。十分なシールド性能を達成する、並びに前記調光装置のアスペクト比において好ましいバランスを提供する及び水平方向の大きさを効率的に減少するように、前記ブレードにおける重なっている量を実際に固定するために、前記調光装置は、図1及び2に示されている実施例の場合におけるような6又は7ブレード構成を有することが最も良い。
本発明の更なる実施例によれば、前記調光装置は、図5に示されているように、絞りアパーチャを変化させるために可動のものである複数の重なっているブレードのアレイを備えている虹彩絞り型装置として設けられる。前記設計は、例えば、カメラ、プロジェクタ及びスポットライトにおいて見出される、従来の虹彩型絞りシャッタの設計に類似しているものである。
虹彩調光器は、典型的には、複数の湾曲された、鎌形の不透明なブレードによって構成されており、2つの同心円及び噛み合っている環において担持されている。前記のような虹彩は、前記ブレードの内縁によって形成されるアパーチャの直径を変化させるように動作可能である。前記環が回転するので、前記ブレードは、ピンの周りを枢動し、各ブレードの各端部を前記2つの環の一方の又は他方に固定し、この結果、各ブレードは、一方の端部において1つの環に固定されており、他方の端部においては他方の環に固定される。前記アパーチャの直径が減少するにつれ、前記絞りを介して投射されることのできる光の量が、減少される。
これらの虹彩型の構成において、前記調光断面積は、円に類似しており、前記ブレードは、典型的には、二部分の爪又は二部分の鎌として形成され、ブレードの各々は、円の縁セクタによって規定されている。
本発明の他の好適実施例において、機械的な調光装置は、櫛形である(図6)。各ブレードは、尖っている前記のような先端に向かって細くなる幅を有しており、前記ブレードの第1の部分集合の先端は、前記アパーチャのほぼ中心において出合っている。前記ブレードの第2の部分集合も、尖っている先端に向かって細くなっており、前記先端は、前記アパーチャのほぼ中心において出合っている。従って、この好適実施例のブレードの前記第1の及び第2の部分集合は、例えば、実質的にゼロまで、絞りアパーチャを閉じることができる。
本発明の更なる実施例によれば、前記調光装置は、図3に示されているように、2つ以上の対称的な調光器ブレードのアレイが、前記ビーム経路の周りに均等に離間されて取り付けられており、対向する方向において前記ビーム経路の内外への枢動運動を整合させるように駆動されている、ハッチ型の装置として設けられる。
前記ブレードの変位は、同期され、対向する方向に生じ、この結果、光ビームの経路に対する可変の表面積のアパーチャを提供する。
2つの調光器のブレードが、前記ビーム経路に渡って互いに対向して取り付けられることができ、又は3つの調光器ブレードが、前記ビーム経路の周りに、120度、離間されて取り付けられることもできる。前記ブレードが前記ビーム経路の周りに均一に離間されて取り付けられている、多数の調光器ブレードも使用されることができる。これらの複数の、均一に離間された調光器ブレードは、色フィルタの各々からのフィルタリングされた光を遮断し、減光する間の色バランスを妨害しない又は変化させないように、等しく設定する。
図6に示されている、本発明の更なる実施例によれば、前記調光装置は、前記ブレードが水平に又は垂直に横たわっていると共に、対向する方向において横方向にスライド可能である、スライドゲート型調光器として設けられる。
図6には、一対の調光器ブレードが示されており、各々は、突出している鋸歯形の重なっているセグメントを有しており、各々は、前記ブレードを、互いに向かって及び互いから変位させ、互いを超えてスライドさせるように動作可能な移動制御素子に接続されている。
この実施例のために、調光器ブレードは、しばしば、鋸歯状の、ボロボロの又は簡素にスパイク状にされた前縁のような、前記ブレードの前縁の複雑な形状を特徴付けており、この結果、減光効果は、あまり顕著に急峻なものではなくなる。
2つの前記ブレードの変位は、対向する方向において同期されている及び生じており、この結果、これらは、光ビームの経路に対して可変の表面積のアパーチャを提供する。
動作中、照明システムによって投射される光ビームのパラメータは、パン(pan)及び傾斜に対する前記光源の向き、並びに前記のようなビームの直径、形状、開き、色及び強度を含む、遠隔制御によって変化されることができる。
特に、互いに対して前記調光器ブレードの一部を変化させる前記のような調整手段は、典型的には、機械的な移動手段及び制御手段を有する。
前記調光装置の動作制御は、手動のものであっても良く、又は、例えば、DMXチャネルを介するような、電子制御によるものであっても良い。特に、前記のようなシステムは、遠隔動作ユニット(図示略)に、当業者にとって知られている態様において結合されることもできる。
代表的な実施例において、前記電子制御は、マイクロプロセッサ制御ユニットを含む。前記マイクロプロセッサは、前記ランプの1つ以上の動作モードを制御することができる。例えば、前記マイクロプロセッサによって制御される選択可能なランプ動作モードは、オンオフ切り換えされるモード、フラッシュモード、ストロボモード、増光(brightening)モード、減光モード及び/又はオートオフモードのうちの1つ以上を含むことができる。これらの効果の全ては、前記マイクロプロセッサ装置上で走るソフトウェアによって制御されることができる。典型的には、前記電子制御は、DMX−512プロトコルの元で、DMXチャネルを介して走る。
前記 USITTDMX−512プロトコルは、元々は、照明コンソールによって照明調光器の制御を標準化するように設計されたものである。前記DMX−512プロトコルとは、調光器、スクローラ、非調光リレー、移動する照明のパラメータ、又はコンピュータ化されたバーチャルリアリティセットにおけるグラフィカル照明を含む装置のような、512装置を制御するための信号による制御多重化されたデジタル照明制御プロトコルである。DMX−512は、装置のネットワークのための制御に使用される。前記DMX−512プロトコルは、デジタル信号符号を採用している。照明コンソールのような、送信装置が、デジタル符号を送信する場合、調光装置のような受信装置は、これらの符号を、特定のレベルまでの調光のような、機能コマンドに変換する。
動作中、前記のような機械的な移動手段は、ゼロから最大までの範囲における前記所望の照明レベルまでの調光動作を実施する。
前記ブレードは、図1に示されているように、前記光路に位置合わせされ、色に対する影響は生じず、前記のようなフィルタは、前記光路と著しく干渉することはない。従って、白色光ビームが、スポット又は他の所望の用途のために生成される。所与の調光装置は、前記照明の入射角がゼロよりも高く増加するように、枢動されるので、前記ブレードの前記色フィルタセグメントは、前記光路を越えて移動し、前記のような枢動の角度に依存した色を有する有色ビームを発する。
このようにして、前記光源は次第に調光され、これにより、照明のフェーディングする昼光効果が再生される。前記動作手段が、前記ブレードを、完全に閉じられた位置にするために移動される場合、1つのブレードの下方の重なっている部分は、1つ下の前記ブレードの上側の重なってない部分と重なる(図2)。
開けられているベネチアンブラインド型ブレードを備えている当該調光装置の実施例を示している。 閉じられているベネチアンブラインド型ブレードを備えている当該調光装置の実施例を示している。 ハッチ(蓋)型ブレードを備えている照明装置の実施例を示している。 本発明による調光ブレードの一実施例を示している。 本発明による調光ブレードの一実施例を示している。 本発明による調光ブレードの一実施例を示している。 虹彩絞り型ブレードを備えている前記調光装置の実施例を示している。 櫛型ブレードを備えている本発明の実施例を示している。
符号の説明
1 ブレード
2 照明源
3 リフレクタ
4 調光装置
5 拡散プレート
6 断面経路
7 光ビーム
8 枢軸
9 枢軸
10 照明システム

Claims (11)

  1. 照明源と、前記照明源によって生成されると共に照明システムから発せられる光の量を減光する機械的な調光装置であって、部分的に重なっているブレードのアレイを有している調光装置とを有する照明システムであって、前記ブレードのアレイは、可変の断面積によって光路を規定するために機械的に動作可能であり、各ブレードは、少なくとも1つの重なっているセグメント及び少なくとも1つの重なっていないセグメントを有しており、前記重なっているセグメントは、色フィルタであり、前記重なっていないセグメントは、シャッタである、照明システム。
  2. 前記照明源は、高い強度のランプである、請求項1に記載の照明システム。
  3. 前記色フィルタの色は、黄から琥珀へ赤への範囲にある、請求項1に記載の照明システム。
  4. 前記色フィルタのセグメントの色は、前縁からビーム阻止縁までにおいて黄から赤に変化する、請求項1に記載の照明システム。
  5. 前記重なっているセグメントが、ビーム阻止縁において暗い青又は不透明なリムを有することも好ましいものであり得る、請求項1に記載の照明システム。
  6. 前記重なっているセグメントが、ビーム阻止縁において暗い青又は不透明であるリムを有する、請求項1に記載の照明システム。
  7. 前記調光装置は、前記ブレード水平に又は垂直に横たわっている、ベネチアンブラインド型シャッタ調光器である、請求項1に記載の照明システム。
  8. 前記調光装置は、前記ブレードが中央開口に対して可動的である虹彩絞り型調光器である、請求項1に記載の照明システム。
  9. 前記調光装置は、前記ブレードが、水平に又は垂直に横たわっていると共に、対向する方向において枢動可能である、ハッチ型調光器である、請求項1に記載の照明システム。
  10. 前記調光装置は、前記ブレードが水平に又は垂直に横たわっていると共に、対向する方向において移動可能であるスライドゲート型調光器である、請求項1に記載の照明システム。
  11. リフレクタが前記照明源と共に設けられている、請求項1に記載の照明システム。
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