Ob Theaterbühne, Konzertarena oder Museum – die Wahl der richtigen Optik entscheidet maßgeblich über die Qualität der Lichtprojektion. In diesem zweiten Teil unserer Serie tauchen wir tief in die Welt der Tubus-Technologien ein: Welche Vor- und Nachteile haben Wechsel-Tuben im Vergleich zu Zoom-Tuben? Wann ist ein Universal-Zoom die beste Wahl? Und wie beeinflussen optische Abbildungsfehler die Lichtqualität? Dieser Beitrag richtet sich an Lichttechniker, Designer und Operator, die ihr Wissen über Linsensysteme vertiefen und ihre Scheinwerfer noch gezielter für beeindruckende Lichtbilder im Bühnenlicht einsetzen möchten. Wir beleuchten praxisnahe Anwendungstipps und geben wertvolle Entscheidungshilfen für den optimalen Einsatz von Profilscheinwerfern – egal ob in Theatern, Stadthallen oder auf großen Bühnen.

Tubus

Wie im vorherigen Beitrag bereits erwähnt, benötigt man zum Abbilden der Abbildungsebene einen Linsen-Tubus mit Linsenverstellung. Dies wird oft realisiert, indem ein Tubus – der die Linse beinhaltet – in einer Tubus-Halterung verschoben wird. Dabei liegt es nahe, dass man den Tubus schnell gegen andere Tuben mit anderen Brennweiten bzw. Abstrahlwinkeln austauschen kann. Sprich, ein Wechsel-Tubensystem – so wie beim Cameo P2 LED Profilscheinwerfer – der mit Wechsel-Tuben für 19°, 26°, 36° und 50° bestückt werden kann.

Typische Wechseltuben hier Cameo P2 Serie

Auswahltipp:

Wechseltuben sind am kostengünstigsten und werden bevorzugt, wenn der Einsatzzweck bekannt ist. Beispielsweise für die Projektion eines Wolkenbildes in einer bestimmten Entfernung mit entsprechender Größe. Oder wenn aufgrund der Positionierung (Rang-, Rinnen-Scheinwerfer) und der zu treffenden Szenenfläche andere Abstrahlwinkel nicht benötigt werden. Typische Zielgruppen: Musical, Theater, Museen, Kirchen, Themenparks.

Zoom-Tubus

Der eben beschriebene Linsen-Tubus erlaubt nur eine Scharfstellung durch Verschieben der Linse. Jedoch wird oftmals auch eine bestimmte Abbildungsgröße in einer bestimmten Entfernung benötigt. Die Brennweite f kann man mit Hilfe einer zweiten dünnen Linsen nach f = f1 x f2 / (f1 + f2 – r) variieren. Wir sprechen dann von einem Zoom. Die Linsen müssen nah beieinander liegen, damit die Abbildungsebene noch innerhalb des zweifachen Brennpunktes und dem einfachen Brennpunkt der Linsenkombination liegen kann. Durch Verstellen der Linse, die zur Abbildungsebene hin liegt, stellt man am besten den Fokus, sprich die Scharfstellung ein. Die zur Lichtaustrittsöffnung liegende Linse sorgt für die Einstellung der Projektionsgröße (Zoom). Sehr pragmatisch: Um die Linsen in der entsprechenden Position zu fixieren, weisen die Wechsel-Zoom-Tuben vom Cameo P2 eine Einhandbedienung auf, womit Fokussierung und Zoomeinstellung mit einem Knauf zusammen verstellt und arretiert werden können.

Der Zoom entspricht einer verstellbaren Brennweite der abbildungsgebenden Optik

Typische Wechsel-Zoom-Tuben hier Cameo P2 Serie mit der ergonomischen Einhandbedienung für beide Linsen.

Auswahltipp:

Wechsel-Zoom-Tuben werden bevorzugt, wenn die Größe und der Abstand der Projektion variieren werden. In der Regel gibt es zwei Zoombereiche. Wie beim P2 einen Fernbereich mit 15° bis 30° Abstrahlwinkel und einen Nahbereich von 25° bis 50°. Typische Zielgruppen: Rental, Theater, Stadthallen.

Universal-Zoom

Die Entwicklung eines Universal-Zoom erfolgte bei kopfbewegten Profil-Scheinwerfern, um sie möglichst an allen Positionen einsetzen zu können – eben universal. Aufgrund des beengten Platzes in einem Moving-Head-Kopf werden hier aufwendige Linsenkombinationen benötigt, um einen großen Zoombereich zu ermöglichen. Erkauft wird dieser große Zoombereich jedoch mit einer kleineren möglichen Abbildungsfläche. So ist beim P6 Vollspektrum-Ellipsoid mit Universalzoom die Gobogröße E-Size, während der P2, die im Theater verbreitete B-Size Gobos abbilden kann. 

Auswahltipp:

Ein Universal-Zoom, wie beim P6 mit 5° bis 50°, kann überall positioniert werden und in beliebiger Größe projizieren. Aufgrund seiner hohen Leistung kann der P6 auch über große Entfernungen hinweg wirkungsvoll eingesetzt werden. Typische Zielgruppen: Rental, Theater, Stadthallen.

Abbildungsfehler

Die bisher dargestellte Optik basiert auf einer Idealvorstellung. Die reale Projektion muss mit viel mehr Problemen kämpfen, sodass man meist nicht nur eine einfache Linse vorfindet. Die Qualität der Optik, der Schliff, die Vergütung und die Kombination von Linsensystemen hat ihren Preis, sodass folgende Darstellungsprobleme je nach Qualität der Optik mal stärker mal weniger zu beobachten sind. 

Sphärische Aberration (Kaustik)

Nur achsnahe, parallel einfallende Strahlen schneiden sich genau im Brennpunkt. Je weiter die parallelen Lichtstrahlen von der optischen Achse entfernt auf die Linse treffen, schneiden diese immer weiter vor dem Brennpunkt die optische Achse. Es entsteht ein Zerstreuungskreis bzw. ein Lichtfleck um die Abbildung.

Anwendungstipp:

Ein Donat, was eigentlich nichts anderes ist als eine Lochblende, die in das Fach der Farbfolien eingeschoben wird, sorgt dafür, dass die Lichtstrahlen vom Rand abgeschattet werden.

Sphärische Aberration – Randfehler von Linsen,
Abbildungsqualität verbessern mit einem „Donat“

Chromatische Längsaberration

Neben der sphärischen Aberration sieht man in der Regel die chromatische Längsaberration bzw. den Farbfehler. Blau und Rot sind die Lichtfarben am Rande des sichtbaren Spektrums. Während das langwellige Rot nicht so stark gebrochen wird wie das energiereiche Blau, bildet sich am Rand je nach Fokuspunkt ein blauer oder roter Rand.

Bei einer scharf gezogenen Projektion entstehende, physikalisch bedingte Farbränder (chromatische Aberration).

Anwendungstipp:

Farbränder sind sehr störend, insbesondere wenn ein Schauspieler mit seinem Gesicht durch eine Farbkante läuft. Deshalb wird oftmals bewusst der Scheinwerfer unscharf eingestellt, um nicht so harte Übergänge von einem Scheinwerfer zum anderen zu erhalten. Weiterhin werden weiche Ränder bei Profilscheinwerfer eingestellt, wenn man mit mehreren Scheinwerfern eine Fläche oder einen Laufweg des Künstlers nahtlos ausleuchten will. Oft wird dazu ein Frostfilter, wie z.B. der typische „Hamburger Frost“ eingesetzt. Der Cameo P6 hat dafür einen integrierten Frostfilter, der gleichmäßig über die Lichtfläche stufenlos einfahrbar ist und damit alle Anforderungen abdeckt.

Der Eingebaute stufenlose Frostfilter ist mit einem Drehknauf sehr leicht einzustellen.

Astigmatismus

Der Astimatismus tritt bei Abbildungen auf, die nicht aus dem Zentrum heraus projiziert werden. Der Bildpunkt ist oval verzerrt und unscharf. Zur Korrektur werden Kombinationen von Linsenformen angewendet – die sogenannten Anastigmaten. Der Koma- oder Asymmetriefehler entsteht, wenn Abbildungen nicht aus der Mitte der optischen Achse projiziert werden. Zusätzlich wird er durch schräg zur optischen Achse einfallende parallele Strahlenbündel verursacht, die von einer Blende begrenzt werden. Die Abbildung ist oval mit einer kometenschweifförmigen Verformung.

Obwohl A1 und A2 den gleichen Gegenstand-Abstand rA aufweisen, werden Sie in unterschiedlichen Projektions-Abständen scharf.

Mittig noch scharf, am Rand hin wird es unschärfer

Reflexionen

Trifft ein Lichtbündel auf die Linse, so sind zwei Grenzflächen zu überwinden. Dabei ist es so, dass pro Grenzfläche noch ca. 4% des Lichtes reflektiert werden. Bei zwei Grenzflächen sind das immerhin 8% und 8% von 100% Licht sind eine wahrnehmbare Größe. Neben dem Lichtverlust haben die Reflexionen noch eine unangenehme Eigenschaft. Denn die Reflexionen können je nach weiterer vorhandener Optik weitere Unsauberkeiten auf dem projizierten Motiv zur Folge haben. Durch Aufdampfen geeigneter dünner Schichten auf die Glasoberfläche lässt sich eine Minderung der störenden Reflexionen und damit eine effektive Erhöhung der Durchlässigkeit erzielen. Man nennt dieses Verfahren Reflexminderung, Entspiegelung oder Vergütung. Die klassische Entspiegelung ist eine Schicht aus Magnesiumfluorid. Die Reduktion der Reflexion ist auch von der Wellenlänge des Lichtes abhängig. Wird durch die Beschichtung bei 400nm von 4,2% auf 2,5% reduziert, so sind bereits bei 450nm nur noch 1,5% Reflexion zu verzeichnen und bei 550nm sogar nur noch 1,2 %. So kann man nicht nur enorm Licht gewinnen, sondern auch statt einer dickeren Linse mit großen Abbildungsfehlern besser zwei dünnere Linse einsetzen, die bessere optische Eigenschaften aufweisen als ein dicke Linse. Deshalb kann man statt einer Linse auch ein sehr eng nebeneinander platziertes Linsenpaar finden, bei dem sich die Linsen nicht in ihrem Abstand zueinander verändern lassen.

Reflexionen an der Linse können beim Auftreten auf ein silbernes Gobo so viel Licht reflektieren, das es in der Projektion sichtbar wird.

Ihr interessiert euch für Theaterscheinwerfer, Bühnenlicht und Profilscheinwerfer? Dann bleibt unbedingt dran, denn im nächsten Teil beleuchten wir die Themen Gobos, Blendenschieber und Iris.

Ihr habt den ersten Teil verpasst? Hier geht’s zum vorherigen Artikel:
Perfektes Licht für jede Szene: Einführung in Profilscheinwerfer – Teil 1

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