CN107957050A - 一种舞台图案灯光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舞台图案灯光学系统，其包括顺次设置的LED光源、聚光组件、颜色盘、图案盘、平凸透镜、多棱镜和调焦镜头组件，调焦镜头组件由相互贴合的第一透镜和第二透镜组成，第一透镜的入射面、出射面均为向外凸出的二次曲面，第二透镜为一负透镜，第一透镜的出射面适配贴合于所述第二透镜的凹陷处。第一透镜与第二透镜贴合但是不作胶合处理，提升了成像质量的同时简化了镜头装配工艺，可满足1‑20m距离投影清晰的前提下缩短了调焦行程至14mm，大大低于现有技术中的25‑35mm，光路总行程可控制在137‑151mm，由此使得所述舞台图案灯光学系统体积、尺寸和重量均小于市面常见的舞台灯，利于将灯具做小做轻，在兼顾了关键光学参数的同时降低了灯具成本。

Description

一种舞台图案灯光学系统
技术领域
本发明属于灯光照明技术领域，涉及一种舞台照明系统，具体地说涉及一种舞台图案灯光学系统。
背景技术
舞台照明是舞台美术造型手段之一，运用舞台灯光设备和技术手段以光色及其变化显示环境、渲染气氛、突出人物、塑造舞台的外部形象，提供必要的灯光效果，具体地，在现代舞台演出中，其主要作用包括以下几方面：:(1)照明演出，使观众看清演员表演和景物形象；(2)导引观众视线；(3)塑造人物形象，烘托情感和展现舞台幻觉；(4)创造剧中需要的空间环境；(5)渲染剧中气氛；(6)显示时、空转换，突出戏剧矛盾冲突和加强舞台节奏，丰富艺术感染力。
目前舞台娱乐场所用的图案灯按光源主要分为金卤灯MSD光源(俗称杯泡、气体放电泡、反射器光源)和大功率高流明输出的LED集成光源。现有技术中的MSD光源整灯热量大、被照物表面温度高，安全性、可靠性、光效低，灯具维护保养人工成本高，已经越来越难满足各种舞台娱乐场所的使用要求。为克服MSD光源的缺陷，业内人士开发的以LED为光源的电脑摇头图案灯，LED图案灯灯具具有节能环保、安全可靠、稳定性、使用寿命和可靠性高、光源色温和颜色丰富可选。
但市面上中小型功率LED图案灯其光学系统存在光路总行程和调焦行程较长的问题，这直接导致了灯具体积、尺寸和重量的增加。另外同类技术的图案灯对不同功率的LED光源不能兼容(如50wLED图案灯不能直接更换100w、75wLED以完成升级)，所以给用户使用上带来诸多不便与运营成本的增加，同时亮度与图案均匀度、光路行程、成像清晰度主要光学性能指标不能有效兼顾。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有舞台图案灯存在光路行程、调焦行程较长、不同功率LED光源无法兼容的问题，从而提出一种光路、调焦行程短、体积尺寸小，灯具更新换代简便的舞台图案灯光学系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种舞台图案灯光学系统，其包括顺次设置的LED光源、聚光组件、颜色盘、图案盘、平凸透镜、多棱镜和调焦镜头组件，所述调焦镜头组件由相互贴合的第一透镜和第二透镜组成，所述第一透镜的入射面、出射面均为向外凸出的二次曲面，所述第二透镜为一负透镜，所述第一透镜的出射面适配贴合于所述第二透镜的凹陷处。
作为优选，所述聚光组件由沿远离所述LED光源的方向顺次设置的第三透镜和第四透镜组成，所述第三透镜和第四透镜为非球面透镜，二者间距为0-1mm，所述第三透镜入射面与所述LED光源之间的距离为0.5-3mm。
作为优选，所述颜色盘位于所述第四透镜与所述图案盘之间，所述颜色盘与所述第四透镜顶点的距离为5-8mm，所述图案盘与所述第四透镜顶点的距离为15-19mm，所述顶点为距所述颜色盘和图案盘最近的点。
作为优选，所述第一透镜的入射面与所述图案盘的距离为75-78mm；所述第二透镜的出射面与所述图案盘的距离为100-102mm。
作为优选，所述第一透镜入射面的曲率半径为254.33，所述第一透镜出射面的曲率半径为41.2-43.5，所述第一透镜出射面的曲面系数为0.72-0.79。
作为优选，所述第二透镜入射面的曲率半径为-37.8～-36，所述第二透镜出射面的曲率半径为59.05。
作为优选，所述第三透镜的入射面为凹面，其曲率半径为40-60，所述第三透镜的出射面为非球面，其曲率半径为6.5-8.5，所述第三透镜出射面的曲面系数为-0.72～-0.6，所述第三透镜的有效直径为21-25mm。
作为优选，所述第四透镜为双凸透镜，其入射面的曲率半径为50，出射面的曲率半径为20，曲面系数为-0.8，所述第四透镜的有效直径为29-34mm。
作为优选，所述平凸透镜的入射面为平面，出射面为凸面，所述凸面的曲率半径为39-42.5，所述平凸透镜的平面与所述图案盘的间距为28-33mm。
作为优选，所述多棱镜为三棱镜或五棱镜，其靠近所述第一透镜的一端与所述平凸透镜靠近所述第一透镜的一端的距离为28-32mm；所述LED光源为功率30-150W的COB光源。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的舞台图案灯光学系统，其包括顺次设置的LED光源、聚光组件、颜色盘、图案盘、平凸透镜、多棱镜和调焦镜头组件，所述调焦镜头组件由相互贴合的第一透镜和第二透镜组成，所述第一透镜的入射面、出射面均为向外凸出的二次曲面，所述第二透镜为一负透镜，所述第一透镜的出射面适配贴合于所述第二透镜的凹陷处。所述第一透镜与所述第二透镜贴合但是不作胶合处理，同时优化第一透镜与第二透镜的曲率半径与曲面系数，这使得调焦镜头球差校正的更为精准，提升了成像质量的同时简化了镜头装配工艺，可满足1-20m距离投影清晰的前提下缩短了调焦行程至14mm，大大低于现有技术中的25-35mm，光路总行程(第二透镜顶部至LED光源的距离，所述顶部为第二透镜远离LED光源的一端)可控制在137-151mm，由此使得所述舞台图案灯光学系统体积、尺寸和重量均小于市面常见的舞台灯，利于将灯具做小做轻，在兼顾了关键光学参数的同时降低了灯具成本。
(2)本发明所述的舞台图案灯光学系统，所述聚光组件由沿远离所述LED光源的方向顺次设置的第三透镜和第四透镜组成，所述第三透镜和第四透镜为非球面透镜，二者间距为0-1mm，所述第三透镜入射面与所述LED光源之间的距离为0.5-3mm。所述第三透镜和第四透镜组成聚光组件，LED光源发出的光线经聚光组件聚光后，光束角度在18-25°之间，该聚光组件对30-150W的任意功率LED光源的聚光效率超过80％，使得不同功率的光源得以兼容，用户在无需变换灯具结构的条件下调整灯光输出，进一步降低了灯具成本，也便利了用户的使用。
(3)本发明所述的舞台图案灯光学系统，所述多棱镜为三棱镜或五棱镜，其靠近所述第一透镜的一端与所述平凸透镜靠近所述第一透镜的一端的距离为28-32mm。平凸透镜传至多棱镜的光线经多棱镜折射后仍能保持较高的图案清晰度，成像清晰，极大提成了舞台灯光的舞台表现效果。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的舞台图案灯光学系统。
图中附图标记表示为：1-LED光源；2-颜色盘；3-图案盘；4-平凸透镜；5-多棱镜；6-第一透镜；7-第二透镜；8-第三透镜；9-第四透镜。
本发明可以以多种不同的形式实施，不应该理解为限于在此阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开是彻底和完整的，并将本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大各装置的尺寸和相对尺寸。本发明说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
具体实施方式
实施例
本实施例提供了一种舞台图案灯光学系统，如图1所示，由下至上，所述舞台图案灯光学系统包括顺次设置的LED光源1、聚光组件、颜色盘2、图案盘3、平凸透镜4、多棱镜5和调焦镜头组件，所述调焦镜头组件由相互贴合的第一透镜6和第二透镜7组成，所述第一透镜6的入射面、出射面均为向外凸出的二次曲面，具体地，所述第一透镜6的入射面的曲率半径为254.33，所述第一透镜6的出射面的曲率半径为41.2-43.5，本实施例中优选为42.82，且所述第一透镜6出射面的曲面系数为0.72-0.79，本实施例中，所述曲面系数为0.75。所述第一透镜6的入射面与所述图案盘3顶部的距离为75-78mm，本实施例中优选为77.34mm。同时，所述第一透镜6的材质优选为高折射率、高色散系数的火石玻璃，所述LED光源1为功率30-150W的大功率集成COB白光源，所述LED光源1的发光面积可在3*3mm-11*11mm。
所述第二透镜7为一弯月形负透镜，即中间薄周边厚的凹透镜，所述第一透镜6的出射面适配贴合于所述第二透镜7的凹陷处，所述第二透镜7入射面的曲率半径为-37.8～-36，本实施例中为-36.6，所述第二透镜7出射面的曲率半径为59.05，所述第二透镜7的出射面顶端距所述图案盘3顶部的距离为100-102mm，本实施例中优选为100.95mm，所述第二透镜7的材质优选为低折射率、低色散系数的冕牌玻璃。
所述第一透镜6与所述第二透镜7贴合但是不作胶合处理，同时优化了第一透镜6与第二透镜7的曲率半径与曲面系数，这使得调焦镜头球差校正的更为精准，提升了成像质量，还在满足1-20m距离投影清晰的前提下缩短了调焦行程至14mm，大大低于现有技术中的25-35mm，光路总行程(第二透镜7顶部至LED光源1的距离)可控制在137-151mm，由此使得所述舞台图案灯光学系统体积、尺寸和重量均小于市面常见的舞台灯，利于将灯具做小做轻，在兼顾了关键光学参数的同时降低了灯具成本。
如图所示，所述聚光组件由沿远离所述LED光源的方向顺次设置的第三透镜8和第四透镜9组成，所述第三透镜8和第四透镜9为非球面透镜，二者间距为0-1mm，本实施例中，所述第三透镜8与第四透镜9的间距为0.26mm，所述间距为第三透镜8出射面的最高点与所述第四透镜9入射面的最低点之间的距离，所述第三透镜8入射面与所述LED光源之间的距离为0.5-3mm，本市实施例中为1.5mm。
其中，所述第三透镜8的材质为高折射率、高色散系数的非球面透镜，其入射面为曲率半径为40-62的凹面，所述LED光源1设置于所述凹面的凹陷处，本实施例中，所述第三透镜8的曲率半径为50，所述第三透镜8的出射面为凸出的非球面，其曲率半径为6.5-8.5，本实施例中，为7.4，所述第三透镜8的曲面系数为-0.72～-0.6，本实施例中为-0.65。所述第三透镜8用于使LED光源发出的发光角度近180°的光线聚集成为发光角度60-80°的光束，所述第三透镜8入射面和出射面的有效直径为21-25mm，本实施例中为23mm。
所述第四透镜9的材质为折射率高、色散系数低的双凸非球面透镜，其入射面的曲率半径为50，出射面的曲率半径为20，所述第四透镜9的曲面系数为-0.8，所述第四透镜9入射面和出射面的有效直径为29-34mm，本实施例中为30mm。
所述第三透镜8和第四透镜9组成聚光组件，LED光源1发出的光线经聚光组件聚光后，光束角度在18-25°之间，该聚光组件对30-150W的任意功率LED光源的聚光效率超过80％，使得不同功率的光源得以兼容，用户在无需变换灯具结构的条件下调整灯光输出，进一步降低了灯具成本，也便利了用户的使用。
所述平凸透镜4的入射面为平面，出射面为凸面，所述凸面的曲率半径为39-42.5，本实施例中优选为40.9，所述平凸透镜4的入射面平面与所述图案盘3顶部的间距为28-33mm，本实施例中优选为30mm.
所述多棱镜5为三棱镜或五棱镜，其靠近所述第一透镜6的一端(即所述多棱镜5的顶端)与所述平凸透镜4靠近所述第一透镜6的一端(所述平凸透镜4的顶端)的距离为28-32mm，本实施例中优选为32mm，所述多棱镜5将光线分光折射后仍能保持较高的图案清晰度，大大提升了舞台图案灯的舞台表现效果。
所述颜色盘2位于所述第四透镜9与所述图案盘3之间，所述颜色盘2与所述第四透镜9顶点的距离为5-8mm，本实施例中为6mm，所述图案盘3与所述第四透镜9顶点的距离为15-19mm，本实施例中为17mm，所述顶点为距所述颜色盘2和图案盘3最近的点。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种舞台图案灯光学系统，其特征在于，包括顺次设置的LED光源、聚光组件、颜色盘、图案盘、平凸透镜、多棱镜和调焦镜头组件，所述调焦镜头组件由相互贴合的第一透镜和第二透镜组成，所述第一透镜的入射面、出射面均为向外凸出的二次曲面，所述第二透镜为一负透镜，所述第一透镜的出射面适配贴合于所述第二透镜的凹陷处。
2.根据权利要求1所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述聚光组件由沿远离所述LED光源的方向顺次设置的第三透镜和第四透镜组成，所述第三透镜和第四透镜为非球面透镜，二者间距为0-1mm，所述第三透镜入射面与所述LED光源之间的距离为0.5-3mm。
3.根据权利要求2所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述颜色盘位于所述第四透镜与所述图案盘之间，所述颜色盘与所述第四透镜顶点的距离为5-8mm，所述图案盘与所述第四透镜顶点的距离为15-19mm，所述顶点为距所述颜色盘和图案盘最近的点。
4.根据权利要求3所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述第一透镜的入射面与所述图案盘的距离为75-78mm；所述第二透镜的出射面与所述图案盘的距离为100-102mm。
5.根据权利要求4所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述第一透镜入射面的曲率半径为254.33，所述第一透镜出射面的曲率半径为41.2-43.5，所述第一透镜出射面的曲面系数为0.72-0.79。
6.根据权利要求5所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述第二透镜入射面的曲率半径为-37.8～-36，所述第二透镜出射面的曲率半径为59.05。
7.根据权利要求6所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述第三透镜的入射面为凹面，其曲率半径为40-60，所述第三透镜的出射面为非球面，其曲率半径为6.5-8.5，所述第三透镜出射面的曲面系数为-0.72～-0.6，所述第三透镜的有效直径为21-25mm。
8.根据权利要求7所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述第四透镜为双凸透镜，其入射面的曲率半径为50，出射面的曲率半径为20，曲面系数为-0.8，所述第四透镜的有效直径为29-34mm。
9.根据权利要求8所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述平凸透镜的入射面为平面，出射面为凸面，所述凸面的曲率半径为39-42.5，所述平凸透镜的平面与所述图案盘的间距为28-33mm。
10.根据权利要求9所述的舞台图案灯光学系统，其特征在于，所述多棱镜为三棱镜或五棱镜，其靠近所述第一透镜的一端与所述平凸透镜靠近所述第一透镜的一端的距离为28-32mm；所述LED光源为功率30-150W的COB光源。
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