DE19829256A1 - Filtermodul - Google Patents

Abstract

Filtermodul für ein Beleuchtungsinstrument mit einem Hohlprofil und optischen Elementen, die in dem Hohlprofil um eine zur Längsachse des Hohlprofils senkrechte Rotationsachse drehbar gelagert sind, wobei die optischen Elemente über mindestens einen Antrieb um ihre Rotationsachse gedreht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mit den optischen Elementen derart gekoppelt ist, daß sich benachbarte optische Elemente in entgegengesetzter Richtung drehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermodul für ein Beleuchtungsinstrument mit einem Hohl­ profil und optischen Elementen, die in dem Hohlprofil jeweils um eine zur Längsachse des Hohlprofils senkrechte Rotationsachse drehbar gelagert sind, wobei die optischen Elemente über mindestens einen Antrieb um ihre Rotationsachse gedreht werden kön­ nen.

Im Bereich der automatischen Bühnenbeleuchtung werden Bühnenstrahler häufig mit optischen Elementen versehen, die über eine Motorik in den Lichtstrahl des Bühnen­ strahlers hineingeschwenkt werden können, um die Beleuchtungscharakteristik des Bühnenstrahlers zu beeinflussen. Hierdurch sind je nach Art der eingesetzten opti­ schen Elemente insbesondere die Helligkeit, die Farbe, die Form des Strahls und der Abstrahlwinkel veränderbar.

Ein Filtermodul der eingangs genannten Art ist aus der US 5,186,536 bekannt. Hierin ist ein Filtermodul mit drei in Richtung der optischen Achse hintereinander liegenden Filterstufen zur subtraktiven Farbmischung offenbart. Jede Filterstufe ist mit in einem Hohlprofil mit polygonem Querschnitt angeordneten, sich radial zur optischen Achse des Filtermoduls erstreckenden Filterlamellen versehen. Diese Filterlamellen sind an einem sich entlang der optischen Achse des Filtermoduls erstreckenden Lagerhalte­ element und an der Innenwand des Hohlprofils drehbar gelagert, wobei die mit einer Filterlamelle verbundene, im Hohlprofil gelagerte Welle aus dem Hohlprofil auskragt und mit einem Antriebsrad versehen ist. Alle Antriebsräder werden mittels eines Rie­ mens, der in Umfangsrichtung um den Hohlprofil herumgeführt ist, über einen Motor angetrieben. Hierdurch werden die Lamellen synchron in gleicher Drehrichtung um ihre radiale Rotationsachse gedreht.

Es ist möglich, alle Filter gemeinsam in eine Ebene senkrecht zur optischen Achse zu drehen, so daß die Filterlamellen eine geschlossene Filterscheibe bilden, oder in eine jeweils zur optischen Achse parallele Ebene zu stellen, so daß die Filterlamellen nahe­ zu keinen Einfluß auf den Lichtstrahl haben. Auch kann die Filterwirkung über eine Winkelstellung zwischen diesen beiden Extrema dosiert werden.

Dieses bekannte Filtermodul weist eine Vielzahl von Nachteilen auf. So ist die optische Qualität der jeweiligen Filterstufen eingeschränkt.

Die Dosierung der Filterwirkung ist dadurch beeinträchtigt, daß Lichtstrahlen, die an der der Lichtquelle des Bühnenstrahlers zugewandten Seite einer Filterlamelle reflek­ tiert werden, von der der Lichtquelle abgewandten Seite der benachbarten Filterlamelle wieder in die ursprüngliche Richtung des Beleuchtungsstrahls reflektiert wird. Diese ungewünschte Doppelreflexion wird um so stärker, je mehr sich der Stellwinkel zwi­ schen den Filterlamellen und dem Beleuchtungsstrahl 45° nähert.

Ein weiterer erheblicher Nachteil ist der, daß ein Teil des Lichtstrahls von dem entlang der optischen Achse verlaufenden Lagerhalteelement abgedeckt ist und somit die Leuchtleistung des Bühnenstrahlers von vornherein reduziert ist.

Schließlich besteht das Filtermodul aus einer Vielzahl von Teilen, so daß es in der Konstruktion aufwendig und damit teuer ist.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Filtermodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das verbesserte optische Eigenschaften aufweist. Eine wei­ tere Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau eines solchen Filtermoduls derart zu verbessern, daß es einfacher und günstiger herzustellen ist.

Gelöst werden diese Aufgaben dadurch, daß der Antrieb mit den optischen Elementen derart gekoppelt ist, daß sich benachbarte optische Elemente in entgegengesetzter Richtung drehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Filtermodul werden die optischen Eigenschaften in mehrfacher Hinsicht gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Sobald die opti­ schen Elemente einen Stellwinkel aufweisen, der nicht parallel oder senkrecht zur Richtung des Lichtstrahls ist, sind die der Lichtquelle zugewandten Seiten benachbarter optischer Elemente einander zugewandt, so daß die an einer dieser Seiten reflektierte Lichtstrahl in keinem Fall wieder in die Strahlrichtung des Bühnenstrahlers reflektiert werden kann.

Als mögliche einsetzbare optische Elemente sind unter anderem Farbfilter, insbesonde­ re dichroitische Filter, Diffusorscheiben, Streuscheiben und Spiegel zu nennen.

Grundsätzlich ist es nicht notwendig, daß die Rotationsachsen der optischen Elemente radial angeordnet sind. Sie können auch parallel zueinander angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann einfach möglich, wenn das Hohlprofil einen viereckigen, insbeson­ dere rechteckigen Querschnitt aufweist und die Rotationsachsen parallel zu einer Seite des Hohlprofils liegen.

Gerade bei parallel verlaufenden Rotationsachsen kann ohne weiteres auf ein entlang der optischen Achse verlaufendes Lagerhalteelement verzichtet werden, da die opti­ schen Elemente an ihren jeweiligen Stirnseiten im Hohlprofil gelagert sein können, ohne sich zu kreuzen und sich dadurch in einer Drehbewegung zu behindern. Somit wird das Problem der Verschattung des Beleuchtungsstrahls durch das Lagerhalteele­ ment wirksam vermieden.

Der Verzicht auf ein entlang der optischen Achse verlaufendes Lagerhalteelement hat den weiteren erheblichen Vorteil, daß sich die Konstruktion des Filtermoduls wesent­ lich vereinfacht.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Rotationsachsen der optischen Elemente radial zur Längsachse, wobei die Anzahl der optischen Elemente ungerade ist und die Rotationsachsen in verschiedenen, zur Längsachse des Hohlpro­ fils senkrechten Ebenen liegen.

Sobald die Ebenen der Rotationsachsen zueinander beabstandet sind, können sich die optischen Elemente selbst bei radial verlaufenden Rotationsachsen von einer Innen­ seite des Hohlprofils zur gegenüberliegenden Seite erstrecken, sofern der Abstand so bemessen ist, daß sich die optischen Elemente in ihrer Bewegung nicht gegenseitig behindern. In diesem Fall ist es auch bei im wesentlichen zylindrisch aufgebauten Fil­ termodulen möglich, auf ein Lagerhalteelement zu verzichten.

Mit einer ungeraden Anzahl von optischen Elementen ist in jedem Fall gewährleistet, daß sich die einander benachbarten Teile der optischen Elemente jeweils in entgegen­ gesetzter Richtung drehen.

Konstruktiv ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik der weitere Vorteil, daß die Anzahl der zu rotierenden optischen Elemente halbiert werden kann, so daß sich die Anzahl der Bauteile minimiert.

Bei dieser Ausführungsform weisen die optischen Elemente bevorzugt zwei lamel­ lenartige Elemente auf, deren Breite sich von einem der Innenwand des Hohlzylinders zugewandten Bereich in Richtung zur Längsachse hin verjüngt, wobei die optischen Elemente im Bereich der Längsachse des Hohlzylinders durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind. Grundsätzlich muß hierbei davon ausgegangen werden, daß im Bereich der optischen Achse, wo sich die Verbindungselemente überlappen, der Beleuchtungsstrahl verschattet wird. Jedoch können die Verbindungselemente we­ sentlich schmaler ausgestaltet werden als ein Lagerhalteelement, so daß die verschatte Fläche gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verringert werden kann und da­ durch eine erhöhte Lichtausbeute erzielt wird.

In einer anderen, erfinderischen Ausgestaltung werden die Aufgaben bei einem Filter­ modul der eingangs genannten Art, bei dem die Rotationsachsen der optischen Ele­ mente radial zur Längsachse verlaufen, dadurch gelöst, daß die optischen Elemente mit zwei lamellenartigen Elementen gebildet sind, deren Breite sich von einem der Innen­ wand des Hohlprofils zugewandten Bereich in Richtung zur Längsachse hin verjüngt, und daß die optischen Elemente im Bereich der Längsachse des Hohlzylinders durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei die Rotationsachsen in verschiedenen, zur Längsachse des Hohlprofils senkrechten Ebenen liegen.

Alleine schon die Möglichkeit des Verzichts auf ein Lagerhalteelement und die damit verbundene Verringerung der Verschattung im Bereich der optischen Achse bilden gerade bei Filtermodulen mit durch die Längsachse des Hohlprofils verlaufenden Rota­ tionsachsen eine erhebliche Verbesserung der optischen Qualität des Filtermoduls, selbst wenn der Antrieb mit den optischen Elementen nicht derart gekoppelt ist, daß sich alle benachbarten Lamellen in entgegengesetzter Richtung drehen, und somit die unerwünschten Doppelreflexionen nicht unterbunden werden.

Um bei Filtermodulen mit radial verlaufenden Rotationsachsen eine unerwünschte Ver­ schattung möglichst zu verringern, können die optischen Elemente einstückig ausge­ bildet sein. So kann der Verbindungssteg aus dem gleichen Filtersubstrat mit zu denen der Filterlamellen gleichen oder daran angepaßten Filtereigenschaften bestehen.

Die optischen Element weisen vorteilhafterweise eine Welle auf, die in der Wand des Hohlprofils gelagert ist und aus dem Hohlprofil herauskragt, wobei die herauskragen­ den Enden der Welle mit dem Antrieb gekoppelt sind.

Je nach Steifigkeit der optischen Elemente kann es ausreichen, wenn sie lediglich an einer ihrer Stirnseiten im Hohlprofil drehbar gelagert sind.

In bevorzugter Ausführungsform sind die aus dem Hohlprofil auskragenden Enden der Welle über einen Riemen kraft- oder formschlüssig mit dem Antrieb gekoppelt. Soll der Riemen benachbarte Wellen in unterschiedlicher Drehrichtung antreiben, muß er um die Wellen in jeweils alternierender Richtung herumgeführt sein.

Hierfür können an den Wellenenden Laufräder mit einer umlaufenden Nut angeordnet sein, in denen der Riemen läuft, oder aber eine ringförmige Einkerbung in den Welle­ nenden vorgesehen sein, in denen der Riemen geführt wird.

Der Riemen wird dann von einem Motor angetrieben. Es können insbesondere Keil- oder Zahnriemen verwendet werden.

In anderer Ausgestaltung des Antriebs sind an den aus dem Hohlprofil herauskragen­ den Enden der Welle Zahnräder angeordnet, wobei die Zahnräder benachbarter Wel­ len ineinandergreifen. Sobald eines dieser Zahnräder über einen Motor angetrieben wird, werden auch alle anderen Zahnräder angetrieben, wobei sichergestellt ist, daß benachbarte Wellen in unterschiedlicher Richtung angetrieben werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hohlprofil an mindestens einer seiner Stirnseiten einen nach innen gerichteten, umlaufenden Flansch auf. Hierdurch können verschiedene Filtermodule hintereinander gekoppelt werden bzw. an einem Bühnenstrahler angebracht werden. Auch ergibt sich hiermit der Vorteil, daß nicht vermeidbare Schlitze zwischen den der Innenfläche des Hohlprofils zugewandten Stirnseiten der optischen Filter und dem Hohlprofil, durch die das Licht des Bühnen­ strahlers ungehindert hindurchtreten kann, verschattet werden.

Hintereinander geschaltete Filtermodule können aber auch auf andere Weise mitein­ ander verbunden werden. So können sie bei entsprechender Ausgestaltung der Stirn­ seiten des Hohlprofils ineinandergeschoben werden, wobei die Filtermodule beispiels­ weise dadurch kraftschlüssig verbunden sind, daß eine Preßpassung vorgesehen ist.

Schließlich ist es von Vorteil, die Innenfläche des Hohlzylinders schwarz auszugestal­ ten, damit keine störenden Reflexionen an der Innenfläche des Hohlprofils auftreten können. Im folgenden wird die Erfindung anhand ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel darstellender Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Filtermoduls,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein optisches Element des Filtermoduls und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in Ebenen übereinander­ liegenden Verbindungselemente der optischen Elemente des Filtermoduls.

Fig. 1 zeigt ein Filtermodul für ein Beleuchtungsinstrument mit einem zylindrischen Hohlprofil 1. In dem Hohlprofil 1 sind optische Elemente 2 ₁ bis 2 ₇ jeweils um eine zur Längsachse 3 des Hohlprofils 1 senkrecht und radial verlaufende Rotationsachse 4 ₁ bis 4 ₇ drehbar gelagert. Die optischen Elemente 2 ₁ bis 2 ₇ weisen jeweils an ihren der In­ nenwand des Hohlprofils 1 zugewandten Stirnseiten Wellen 5 ₁ bis 5 ₇ auf, die in dem Hohlprofil 1 gelagert sind und aus dem Hohlprofil 1 herauskragen. Die auf einer Seite des Hohlprofils 1 herauskragenden Wellen 5 ₁ bis 5 ₇ und 6 ₁ bis 6 ₇ der optischen Ele­ mente 2 ₁ bis 2 ₇ sind mit Zahnrädern 7 ₁ bis 7 ₇ versehen, wobei die Zahnräder 7 ₁ bis 7 ₇ benachbarter Wellen 5 ₁ bis 5 ₇ ineinander greifen. Die Zahnräder 7 ₁ bis 7 ₇ können für eine bessere Übertragung der Antriebskräfte als Kegelräder ausgebildet sein.

Die Anzahl der radial verlaufenden Rotationsachsen 4 ₁ bis 4 ₇ ist ungerade. Hierdurch wird erreicht, daß sich benachbarte optische Elemente, wie in Fig. 1 angedeutet, jeweils in entgegengesetzter Richtung drehen.

Eines der Zahnräder 7 ₁ bis 7 ₇ wird von einem hier nicht dargestellten Motor angetrie­ ben.

Die Stirnseiten des Hohlprofils weisen jeweils einen nach innen gerichteten, ringförmi­ gen Flansch 8, 9 auf. Beide Flansche 8, 9 sind mit Bohrungen 10 bis 15 versehen, damit das Filtermodul an einen Bühnenstrahler oder an andere Filtermodule ange­ schlossen werden kann.

Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, weist ein optisches Element 2 des darge­ stellten Filtermoduls zwei Filterlamellen 16, 17 auf, die trapezförmig ausgebildet sind und an ihrer schmalen Seite über ein Verbindungselement 18, hier einen Verbindungs­ steg, miteinander verbunden sind.

Damit sich insbesondere die Verbindungsstege bei ihrer Drehung nicht gegenseitig behindern, liegt die Rotationsachse 4 ₁ bis 4 ₇ jedes optischen Elements 2 ₁ bis 2 ₇ in einer zu der des benachbarten Rotationsachse 4 ₁ bis 4 ₇ verschobenen Ebene, so daß keine der Rotationsachsen 4 ₁ bis 4 ₇ in der gleichen Ebene liegt. (siehe auch Fig. 3).

Dieses Filtermodul kann für sehr unterschiedliche Zwecke verwendet werden. So kann es als Dimmermodul eingesetzt werden, wenn als optische Elemente lichtundurchläs­ sige Filterlamellen eingesetzt werden.

Auch kann ein subtraktives Farbmischsystem aufgebaut werden, indem drei Filtermo­ dule hintereinander positioniert werden, wobei jedes Filtermodul als optische Ele­ mente dichroitische Farbfilter aufweist, wobei die Farbe der dichroitischen Filter der Filtermodule unterschiedlich ist. In der Regel wird man die Farben Cyan, Magenta und Yellow verwenden.

Verwendet man als optische Elemente Diffusorscheiben, erhält man einen variablen Diffusor oder eine Streuvorrichtung bei Einsatz von Streuscheiben als optische Ele­ mente.

Auch können besondere Reflexionseffekte erzielt werden, wenn als optische Ele­ mente Spiegel zum Einsatz kommen.

Auch andere Effekte sind mit dem Einsatz entsprechender optischer Elemente möglich. Alle diese genannten Varianten können untereinander kombiniert werden, indem die jeweiligen Filtermodule miteinander verbunden werden.

Claims (10)

1. Filtermodul für ein Beleuchtungsinstrument mit einem Hohlprofil (1) und opti­ schen Elementen (2 ₁ bis 2 ₇), die in dem Hohlprofil (1) jeweils um eine zur Längs­ achse (3) des Hohlprofils (1) senkrechte Rotationsachse (4 ₁ bis 4 ₇) drehbar gela­ gert sind, wobei die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) über mindestens einen An­ trieb um ihre Rotationsachse (4 ₁ bis 4 ₇) gedreht werden können, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antrieb mit den optischen Elementen (2 ₁ bis 2 ₇) derart ge­ koppelt ist, daß sich benachbarte optische Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) in entgegenge­ setzter Richtung drehen.

2. Filtermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen (4 ₁ bis 4 ₇) der optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) radial zur Längsachse (3) verlaufen, wobei die Anzahl der optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) ungerade ist und die Rotati­ onsachsen (4 ₁ bis 4 ₇) in verschiedenen, zur Längsachse (3) des Hohlprofils senk­ rechten Ebenen liegen.

3. Filtermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Ele­ mente (2 ₁ bis 2 ₇) zwei lamellenartige Elemente aufweisen, deren Breite sich von einem der Innenwand des Hohlprofils (1) zugewandten Bereich in Richtung zur Längsachse (3) hin verjüngt, und daß die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) im Be­ reich der Längsachse (3) des Hohlprofils (1) durch ein Verbindungselement (18) miteinander verbunden sind.

4. Filtermodul für ein Beleuchtungsinstrument mit einem Hohlprofil (1) und opti­ schen Elementen (2 ₁ bis 2 ₇), die in dem Hohlprofil (1) jeweils um eine zur Längs­ achse (3) des Hohlprofils (1) senkrecht und radial verlaufende Rotationsachse (4 ₁ bis 4 ₇) drehbar gelagert sind, wobei die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) über einen Antrieb um ihre Rotationsachse (4 ₁ bis 4 ₇) gedreht werden können, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) mit zwei lamellenartigen Elementen gebildet sind, deren Breite sich von einem der Innenwand des Hohl­ profils (1) zugewandten Bereich in Richtung zur Längsachse (3) hin verjüngt, und daß die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) im Bereich der Längsachse (3) des Hohl­ profils (1) durch ein Verbindungselement (18) miteinander verbunden sind, wo­ bei die Rotationsachsen (4 ₁ bis 4 ₇) in verschiedenen, zur Längsachse (3) des Hohlprofils (1) senkrechten Ebenen liegen.

5. Filtermodul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (2 ₁ bis 2 ₇) einstückig ausgebildet sind.

6. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes optische Element (2 ₁ bis 2 ₇) eine Welle (5 ₁ bis 5 ₇) aufweist, die in der Wand des Hohlprofils (1) gelagert ist und aus dem Hohlprofil (1) heraus­ kragt, und daß die herauskragenden Enden der Welle (5 ₁ bis 5 ₇) mit dem Antrieb gekoppelt sind.

7. Filtermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Hohl­ profil (1) auskragenden Enden der Welle (5 ₁ bis 5 ₇) über einen Riemen kraft- oder formschlüssig mit dem Antrieb gekoppelt sind.

8. Filtermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den aus dem Hohlprofil (1) herauskragenden Enden der Welle (5 ₁ bis 5 ₇) Zahnräder (7 ₁ bis 7 ₇) angeordnet sind und die Zahnräder (7 ₁ bis 7 ₇) benachbarter Wellen (5 ₁ bis 5 ₇) in­ einandergreifen.

9. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hohlprofil (1) an mindestens einer seiner Stirnseiten einen nach in­ nen gerichteten, umlaufenden Flansch (8, 9) aufweist.

10. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Innenfläche des Hohlprofils (1) schwarz ist.