CN104266109B - 具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，包括沿光路依次设置的光源组件、光线聚集器件、效果组件和成像光路系统，所述成像光路系统包括沿光路依次设置的调焦镜头组件、放大镜头组件和固定镜头组件，在所述成像光路系统中增设有可沿光轴方向前后移动的柔光变换组件，所述柔光变换组件设置在放大镜头组件与固定镜头组件之间；所述柔光变换组件、放大镜头组件均与第一驱动移动机构连接，第一驱动移动机构驱动柔光变换组件、放大镜头组件一起沿光轴方向前后移动，以调节在柔光模式下的可变倍范围。本发明可在同一台舞台灯中实现柔光及光束两种灯光效果的切换，而且光束模式下效果好，边缘锐利，同时，在柔光模式下可变倍范围可达6～12倍。

Description

具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统
技术领域
本发明涉及舞台灯光技术领域，更具体地，涉及具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统。
背景技术
光束灯是舞台灯光技术领域中常用的一种舞台灯具，用于产生光束效果（光柱效果）的灯光。柔光灯（洗墙灯）是舞台灯光技术领域中常用的另一种舞台灯具，一般用于将光源发射的光束扩束和柔化，以投射柔光来实现染色渲染舞台的效果。
现有光束灯的镜头一般采用两种结构的镜头：一是传统的光束灯光路系统采用小环距的菲涅耳镜片，这种结构的优点是灯体轻盈，成本低，缺点是效率低、光束效果不好（边缘不够锐利），杂散光严重等；二是现使用的大部分光束灯均采用简单的玻璃成像镜头，这种结构的优点是效率高，光束效果好，缺点是成本高、质量太大，使得灯体比较笨重。两种光束灯的光路系统配以具有散射特性的玻璃片以获取的柔光效果，即，散射特性的玻璃片一般设置在效果组件通光孔的前方，但这种柔光效果的投射角度单一化，不具备放大或缩小的功能。
柔光灯的具体结构为，采用的是环距和孔径相对较大的菲涅耳镜头，为了实现柔光效果，一般是在菲涅耳镜头的基面上加设散射颗粒，再在菲涅耳透镜与光源之间配以一复眼透镜（微透镜陈列）可沿光轴前后移动进入变倍，使出来的光束效果在光束灯的基础上进行扩束变倍和柔化均匀，以达到柔光效果。但由于菲涅耳镜头上的散射颗粒与菲涅耳镜头是一体成型的，故，当整灯安装完成投入使用时，散射颗粒不可拆卸或移出，这种柔光灯一般只能产生柔光效果的光，不能产生光束效果的光。
为解决两种灯具效果之间的切换，现有技术的解决方案有几种，一是如前所述的光束灯，在光束灯的花样效果组件前方设置具有散射特性的玻璃片，但这种结构中的玻璃片只能获取单一投射角度的柔光效果，具有一定的使用局限性，实现效果单一；二是在传统的基于菲涅耳目透镜的光束灯基础上，在光源组件与菲涅耳目透镜组件之间增设一散射镜片或与扩散镜的组合，增设的散射镜片或扩散镜的组合可在电机的控制下可切入或移出光路系统，以达到光束效果与柔光效果之间的切换，这种结构虽然能实现两种效果之间的切换，但仍存在以下的缺陷：现有技术方案是基于原菲涅耳目透镜光束灯的光路系统，光束模式下效果不好，边缘不够锐利，在柔光模式下可变倍范围小，通常只有3倍左右。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种切换方便、柔光可变倍效果更佳的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，包括沿光路依次设置的光源组件、光线聚集器件、效果组件和成像光路系统，所述成像光路系统包括沿光路依次设置的调焦镜头组件、放大镜头组件和固定镜头组件，在所述成像光路系统中增设有可沿光轴方向前后移动的柔光变换组件，所述柔光变换组件设置在放大镜头组件与固定镜头组件之间；所述柔光变换组件、放大镜头组件均与第一驱动移动机构连接，第一驱动移动机构驱动柔光变换组件、放大镜头组件一起沿光轴方向前后移动，以调节在柔光模式下的可变倍范围。
本方案中，通过柔光变换组件设置在放大镜头组件与固定镜头组件之间，且柔光变换组件、放大镜头组件均与第一驱动移动机构连接，能调节在柔光模式下的可变倍范围，达到6～12倍，柔光可变倍范围更大，柔光效果更佳。
所述柔光变换组件还设有将其移入或移出光路的第二驱动移动机构，当柔光变换组件由第二驱动移动机构驱动移入光路中时，则为柔光模式，当柔光变换组件由第二驱动移动机构驱动移出光路外时，则为光束模式，光源经成像光路系统处理后，则产生光束效果。
所述柔光变换组件为一具有产生散射效果的透射式玻璃片或具有柔光效果的复眼透镜或复合体。
所述成像光路系统的F数在1.0～1.35之间，且其组合焦距为18～175mm；调焦镜头组件由4～6片单片镜片组成，放大镜头组件由2～3片单片镜片组成，固定镜头组件由1～3片单片镜片组成。
所述调焦镜头组件与放大镜头组件之间还设有双分光棱镜系统组件，用于对光束进行分光处理，当需要柔光模式时，双分光棱镜系统组件移出光路。所述双分光棱镜系统组件由中心对称分光棱镜和轴对称分光棱镜构成。所述中心对称分光棱镜与将其移入或移出光路的第三驱动移动机构连接，轴对称分光棱镜与将其移入或移出光路的第四驱动移动机构连接。
所述柔光变换组件、放大镜头组件沿光轴移动的行程在100～220mm之间。
柔光变换组件与放大镜头组件之间的距离为0~20mm。
所述光源组件与效果组件之间还设有CMY颜色减法混色组件，光线经CMY颜色减法混色组件后聚集于光线聚集器件的第2焦点上。所述CMY颜色减法混色系统通过机电控制系统控制移入或移出于光路系统中，通过控制可获取CMY颜色减法混色系统的移动可获取所需要的色域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）采用本发明，可在同一台舞台灯中实现柔光及光束两种灯光效果的切换，而且光束模式下效果好，边缘锐利，同时，在柔光模式下可变倍范围可达6～12倍。
（2）本发明在成像光路系统中增设柔光变换组件，可大大改善柔光模式下的可变倍效果。
（3）本发明通过设置双分光棱镜系统组件，可实现多种图案效果的光束。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明柔光模式下的照度分布实验曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明公开一种具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，包括沿光路依次设置的光源组件10、光线聚集器件11、效果组件30和成像光路系统，所述成像光路系统包括沿光路依次设置的调焦镜头组件40、放大镜头组件50和固定镜头组件60，其中，在所述成像光路系统中增设有可沿光轴方向前后移动的柔光变换组件70，所述柔光变换组件70设置在放大镜头组件50与固定镜头组件60之间；所述柔光变换组件70、放大镜头组件50均与第一驱动移动机构连接，第一驱动移动机构驱动柔光变换组件70、放大镜头组件50一起沿光轴方向前后移动，以调节在柔光模式下的可变倍范围。
所述第一驱动移动机构可以包括驱动电机、主动轮、从动轮和传动皮带，柔光变换组件、放大镜头组件一起装设在一个固定板上，固定板与传动皮带连接，传动皮带分别与主动轮和从动轮连接，驱动电机与主动轮连接，通过驱动电机驱动主动轮转动，从而带动传动皮带运动，进而使得柔光变换组件、放大镜头组件一起移动。
所述光源组件10具体可为激光光源、普通气泡灯光源或LED光源。所述光线聚集器11可为反光碗也可为针对LED使用的聚光透镜。所述效果组件30可为光束形成各种所需的花样图案。
所述调焦镜头组件40、放大镜头组件50和固定镜头组件60三组镜头组成一套完整的成像光路系统，联合使用可以改变光路系统的焦距与聚焦问题。放大镜头组件50实现扩束功能，固定镜头组件60配合调焦镜头组件40和放大镜头组件50达到光束清晰和亮度满足所需要求。
柔光变换组件70设置在放大镜头组件50的出光端，目的是为了：一是考虑到柔光变换组件的结构体积大小和各组件之间的空间间隔的匹配问题；二是考虑该光路达到真正的消除杂散光的问题。故考虑放在放大镜头组件的出光端为佳。设计在此位置能让经过固定镜头组件投射出来的光线更加均匀柔和。
所述柔光变换组件70、放大镜头组件50一起沿光轴移动，其移动的行程在100～220mm之间，在此范围内的移动，能使得柔光变倍效果更佳。
柔光变换组件与放大镜头组件之间的距离相对固定，优选的距离为0~20mm。
所述柔光变换组件70还设有将其移入或移出光路的第二驱动移动机构，当柔光变换组件70由第二驱动移动机构驱动移入光路中时，则为柔光模式，当柔光变换组件70由第二驱动移动机构驱动移出光路外时，则为光束模式，光源经成像光路系统处理后，则产生光束效果。
第二驱动移动机构可以包括电机及其转动组件，通过柔光变换组件与电机及其转动组件连接，通过电机驱动柔光变换组件转动，进而移入或移出光路。
所述柔光变换组件70可为一具有产生散射效果的透射式玻璃片或具有柔光效果的复眼透镜或复合体。
所述成像光路系统的F-No.（F数）在1.0～1.35之间，且其组合焦距为18～175mm；调焦镜头组件由4～6片单片镜片组成，放大镜头组件由2～3片单片镜片组成，固定镜头组件由1～3片单片镜片组成。F-No.（F数）即为成像镜头系统的相对孔径的倒数，即 ，D为入瞳孔径，为焦距。
所述调焦镜头组件40与放大镜头组件50之间还设有双分光棱镜系统组件，用于对光束进行分光处理。当需要柔光模式时，双分光棱镜系统组件移出光路。所述双分光棱镜系统组件由中心对称分光棱镜80和轴对称分光棱镜81构成。中心对称分光棱镜80可将光束分割形成中心对称的图案，轴对称分光棱镜81可将光束分割形成轴对称的图案。
所述中心对称分光棱镜80与将其移入或移出光路的第三驱动移动机构连接，轴对称分光棱镜81与将其移入或移出光路的第四驱动移动机构连接。两种棱镜形成光束效果不一样，当选择光束模式时，不一定要同时在光路中，所以可以由两个单独的机构分别控制，形成不同的光束效果。
所述光源组件10与效果组件30之间还设有CMY颜色减法混色组件20，光线经CMY颜色减法混色组件20后聚集于光线聚集器件11的第2焦点上，第2焦点即为效果组件的位置。
所述CMY颜色减法混色组件20通过电机控制系统控制移入或移出于光路系统中，通过控制可获取CMY颜色减法混色组件20的移动可获取所需要的色域。
所述效果组件30在柔光模式下通过电机驱动机构控制自动切换至最大的通光孔径。
光源组件10辐射出光线后，光线经过光线聚集器件11的聚焦于光线聚集器件11的第2焦点上，在进入光线聚集器件11的第2焦点前，CMY颜色减法混色组件20可通过电机控制系统控制切入或移出于光路系统中，通过控制可获取CMY颜色减法混色组件20的移动可获取任何需要的色域。光线经CMY颜色减法混色组件20后聚集于光线聚集器件11的第2焦点上，即效果组件30所设的位置。
在光束效果状态下，柔光变换组件70位于光路之外，此时通过调整放大镜头组件50与调焦镜头组件40的前后移动，以使灯具的投射距离与效果组件30形成共轭关系，此时投射出来的效果即为光束效果。同时在光束状态可控制棱镜系统切入光路系统中以达到分光目的，投射多光束效果。
在柔光效果状态下，效果组件30主动设于通光孔位置上，使投射出来的光效尽量高，柔光变换组件70同时切入光路中，使原光束状态下的投射光束产生散射效应，以达到均匀的软边的光束投射效果。并且投射的软边的光斑照度分布曲线可通过控制调焦镜头组件沿光轴位置移动进行调整。如图2所示，曲线A是位于第一调焦位置时产生的光斑照度曲线，曲线B是位于第二调焦位置时产生的光斑照度曲线，由图2中可见，曲线A、曲线B的曲线均平滑，故，产生的光照分布均匀，而且光照强度好。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，包括沿光路依次设置的光源组件、光线聚集器件、效果组件和成像光路系统，所述成像光路系统包括沿光路依次设置的调焦镜头组件、放大镜头组件和固定镜头组件，其特征在于，在所述成像光路系统中增设有可沿光轴方向前后移动的柔光变换组件，所述柔光变换组件设置在放大镜头组件与固定镜头组件之间；所述柔光变换组件、放大镜头组件均与第一驱动移动机构连接，第一驱动移动机构驱动柔光变换组件、放大镜头组件一起沿光轴方向前后移动，以调节在柔光模式下的可变倍范围；所述成像光路系统的F数在1.0～1.35之间，且其组合焦距为18～175mm；
所述柔光变换组件还设有将其移入或移出光路的第二驱动移动机构，当柔光变换组件由第二驱动移动机构驱动移入光路中时，则为柔光模式；当柔光变换组件由第二驱动移动机构驱动移出光路外时，则为光束模式。
2.根据权利要求1所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述柔光变换组件为一具有产生散射效果的透射式玻璃片或具有柔光效果的复眼透镜。
3.根据权利要求1所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述调焦镜头组件由4～6片单片镜片组成，放大镜头组件由2～3片单片镜片组成，固定镜头组件由1～3片单片镜片组成。
4.根据权利要求1所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述调焦镜头组件与放大镜头组件之间还设有双分光棱镜系统组件，用于对光束进行分光处理，当需要柔光模式时，双分光棱镜系统组件移出光路。
5.根据权利要求4所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述双分光棱镜系统组件由中心对称分光棱镜和轴对称分光棱镜构成。
6.根据权利要求5所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述中心对称分光棱镜与将其移入或移出光路的第三驱动移动机构连接，轴对称分光棱镜与将其移入或移出光路的第四驱动移动机构连接。
7.根据权利要求1所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述柔光变换组件、放大镜头组件沿光轴移动的行程在100～220mm之间。
8.根据权利要求1所述的具有柔光与光束效果的舞台灯光学系统，其特征在于，所述柔光变换组件与放大镜头组件之间的距离为0~20mm。
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