Fotos und Videos können nur eine vage Vorstellung von der Wirkung wiedergeben, welche die Laserprojektionen am Ort ihrer Vorführung entfalten. Wie etwa der „Global Rainbow“ der Künstlerin Yvette Mattern: Sieben bunte Beams – sehr starke Laserstrahlen –, die vom Berliner Ernst-Reuter-Platz in Richtung Siegessäule in die Höhe leuchten und die Atmosphäre einer ganzen Innenstadt verändern. Oder „Another Moon“ vom Künstlerduo Kimchi and Chips, das über der Zeche Zollverein in Essen einen zweiten Mond am Himmel erscheinen lässt. Oder die rasante Show bei der Abschlussfeier der Winterolympiade in Pyeongchang…, die Reihe ließe sich noch sehr lange fortsetzen.
Lichtstift mit vier Millimeter Durchmesser
Die oft überraschenden, manchmal atemberaubenden Lichteffekte beruhen auf den besonderen Stärken des Laserstrahls. Bei Intensität, Strahlbündelung und Reichweite übertrifft er Lichtstrahlen aus anderen künstlichen Quellen um ein Vielfaches. Auf der anderen Seite ist der Laser optischen und technischen Beschränkungen unterworfen, wie Vertriebsleiter Richard Schäfer erklärt: „Der Strahl ist üblicherweise sehr klein, bei unseren Geräten beträgt sein Durchmesser in der Regel um die 4,0 Millimeter. Auf einer Projektionsfläche erscheint also immer nur ein kleiner Punkt.“
Um trotzdem ein Muster – etwa ein Logo, einen Schriftzug oder zeichentrickartig bewegte Bilder – zu erzeugen, setzt die Laserprojektion auf die Trägheit des menschlichen Auges. Genau gesagt ist es die Bildverarbeitung im Gehirn, die ja auch bei einem Film aus 24 Einzelbildern pro Sekunde einen kontinuierlichen Verlauf zusammendenkt. Bewegt sich der Laserstrahl nur schnell genug, „sieht“ der Mensch statt eines herumflitzenden Lichtpunktes die projizierte Animation. Dafür wird der Strahl im Projektor mittels zweier Spiegel – je einer für die x- und y-Achse – umgelenkt. Ihre Bewegung wird elektromagnetisch induziert und erreicht eine sehr hohe Geschwindigkeit.
Eine weitere Einschränkung gilt für die Farbgebung. Die Farbe eines Lasers hängt vom laseraktiven Material ab, in dem der Strahl erzeugt wird. Bei der Laserprojektion ist es der Halbleiter, da hier Diodenlaser oder Coherent OPSL Quellen verwendet werden. Laserdioden können aber nur wenige Grundfarben erzeugen, hauptsächlich Rot, Grün und Blau. Die Highend-Geräte von LaserAnimation Sollinger verfügen darüber hinaus über Coherent OPSL Quellen für Gelb, Orange und Cyan. Um einen weißen Strahl zu produzieren, müssen Strahlen mehrerer Farben „kollinear übereinandergelegt“ werden. Dasselbe gilt für andere Farben: Um die unterschiedlichen Töne der gesamten Palette herzustellen, wird die Intensität der einzelnen Strahlen moduliert.
Kein hundertstel Grad Abweichung erlaubt
Die Kunst dabei ist es, die unterschiedlichen Laserquellen mit jeweils verschiedenen Wellenlängen so gut wie möglich kollinear übereinander zu legen. Je besser dies gelingt, desto schärfer und präziser wird der Endstrahl für das menschliche Auge wirken. Dazu werden spezielle optische Filter, sogenannte „dichroitische Filter“ verwendet, welche bestimmte Wellenlängen umlenken werden, während andere Wellenlängen (Farben) durch das Glasfiltrat durchschießen werden. So können unterschiedliche Laserstrahlen zu einem einzigen Strahl „übereinander“ gelegt werden. Ein entsprechender „weißer“ Strahl für das menschliche Auge wird letztendlich die Kombination aus roten, grünen und blauen Quellen sein.
Das funktioniert allerdings nur, wenn die Strahlen ganz genau und vor allem langfristig beisammenbleiben, und das auch noch in großer Entfernung, denn Laserinstallationen sollen oft auf hunderte Meter oder sogar mehrere Kilometer zu sehen sein. Entsprechend präzise muss man die dichroitischen Filter justieren, wie Richard Schäfer erklärt: „Eine Abweichung von einem hundertstel Grad ergibt auf hundert Meter einen Versatz von 1,7 Zentimeter. Damit liegen die Einzelfarben nicht mehr übereinander und können vom Auge unterschieden werden – der Farbmisch-Effekt ist dahin.“
Nun ist es durchaus nicht außergewöhnlich, dass ein Gerät von LaserAnimation Sollinger die Betriebsstätte in Berlin verlässt, um einen Tag später zum Beispiel für eine Lasershow auf dem Burj Khalifa in Dubai aufgestellt zu werden. Nach minus zwanzig Grad auf dem Frachtflug heizt sich das Gehäuse in der Wüstensonne auf sechzig Grad oder mehr auf. Trotz hochwertiger Materialien und ausgefeilter Befestigungstechnik ist da ein gewisser Verzug in der Optik unvermeidlich. Die Position der dichroitischen Filter muss also unter Umständen leicht nachjustiert werden. Für diesen Zweck sind Dichro-Spiegelhalter mit einem Antrieb versehen: Bürstenlose DC-Motoren von FAULHABER mit integriertem Getriebe erledigen die Aufgabe der softwaregesteuerten Feineinstellung auf mindestens ein tausendstel Grad genau.
Optische Gitter für atemberaubende Effekte
Ein anderer Motor sorgt für Schutz. Da das intensive Laserlicht nicht unkontrolliert ins menschliche Auge gelangen soll, sind die Projektoren mit einem zweistufigen Abschaltmechanismus ausgestattet. Neben einer elektronischen Schutzschaltung gibt es für den Notfall auch einen mechanischen Shutter. Seine Klappe wird während des regulären Betriebs von einem motorisierten Drehmagneten offengehalten. Bei einer Störung stoppt die Sicherheitsschaltung den Motor und lässt so die Klappe in den Strahlaustritt fallen.
Weitere Antriebe von FAULHABER kommen im Grating-Modul zum Einsatz. Grating ist das englische Wort für Beugungsgitter, ein optisches Element, das die Ablenkung von Lichtstrahlen beim Durchgang durch sehr enge Spalten nutzt. Damit kann ein Laserprojektor neben Beams und Grafiken auch vielfältige Muster und Effekte erzeugen, wie zum Beispiel eine Art künstliches Polarlicht oder die wabernd-abstrakten Formen des „Destructive Observation Field“ von Robert Henke: Ein Lichtobjekt in ständiger Veränderung, in der Anmutung zwischen kosmischem Nebel und biologischer Zellstruktur, gleichsam Mikround Makrokosmos spiegelnd. Die Effekte können nicht nur an einer Projektionswand, sondern auch freischwebend im Raum inszeniert werden.
Die Räder im Grating-Modul werden von Schrittmotoren in Position gebracht, um ein bestimmtes Gitter für die Projektion auszuwählen. Die kreisförmigen Gitter selbst werden von bürstenlosen DC-Motoren in eine Bewegung versetzt, die wiederum einen eigenen optischen Effekt erzeugt, der vom wilden Zappeln bis zur meditativ-schleichenden Veränderung des Bildes im Schneckentempo reichen kann.
Höchste Anforderungen an Antriebe
„Für solche Effekte werden häufig mehrere Projektoren in parallelem Betrieb eingesetzt“, erklärt Richard Schäfer. „Sie können ihre Wirkung nur entfalten, wenn sich die Gitter völlig synchron bewegen, bei höchster und niedrigster Drehzahl ebenso wie beim Start-Stopp-Betrieb mit ständigem Richtungswechsel.“ Die Projektoren und die Grating-Module sind mit Technik vollgepackt, der Bauraum ist äußerst eng. Nur sehr kleine Motoren finden hier Platz.
Höchste Präzision und Wiederholgenauigkeit sind hier zusätzliche Mindestanforderungen. Die integrierten spielfreien Getriebe tragen wesentlich dazu bei, sie zu erfüllen. Auf die Frage nach dem Beginn der Zusammenarbeit mit FAULHABER antwortet Richard Schäfer, das müsse vor seiner Zeit gewesen sein, und bei der Suche nach der ersten Bestellung stößt er auf die Jahreszahl 2003. Demnach haben sich FAULHABER- Motoren in dieser anspruchsvollen Anwendung seit zwanzig Jahren bewährt: „Wir bauen Geräte für Laserprojektionen der absoluten Spitzenklasse. Dafür brauchen wir Antriebe auf demselben Niveau.“
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