CN109973912A - 一种双片滑动式产生水纹3d起伏效果的灯具光学系统 - Google Patents

Abstract

一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，通过聚光透镜将LED光源汇聚成45°‑110°的光线，然后通过散射镜片上高度为0.2mm≤H≤1.4mm的不规则棱台，散射成光强差不同的散热状非线性光线，接着通过包含若干个阵列排列的自由曲面透镜c组成的自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B，由于自由曲面透镜c投影轮廓呈水纹状，曲率半径R为‑25mm~25mm，形成正负透镜效应，因此在同一成像面上成像时，能够形成光强差对比更为明显的像，加上散射镜片、自由曲面镜片A、自由曲面镜片B三者中的任意两者在其平面内相对滑动，最后形成水纹图案的3D起伏的光斑效果。

Description

一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统

技术领域

本发明属于舞台和景观灯具照明领域，特别是涉及水纹灯光学系统领域。

背景技术

现代社会舞台灯具市场应用越来越广泛，应用的场所也越来越多，某些时候需要让灯具打到建筑物上产生灯光照射效果，起到对景物的美化和烘托氛围的作用，目前市场上较少带有水纹图案效果的水纹灯，这种带有水纹图案效果的水纹灯会照射出流水的效果，非常漂亮、美观。目前市场上水纹灯的水纹效果有以下几种表现方式。

第一种是靠水纹图案滚筒的转动来实现的。如公开号为CN206093600U的实用新型专利一种新型LED水纹灯，在其说明书的发明内容第二段中提到“所述固定转轴穿过电机连接封头安装在花纹管的左端；所述花纹管的最右端安装有转动支架，转动支架的左端安装有封头，封头与转动支架之间安装有轴承，并通过转轴连接， 封头连接在花纹管的右端。”又如公开号为CN207262094U的发明专利一种水纹灯，在其说明书的具体实施方第4段中提到“所述水纹滚筒5连接驱动组件能转动地安装于所述灯壳1内”，由上述可以见，两种方案打出水纹效果是靠花纹管或者水纹滚筒5的转动，而花纹管或者水纹滚筒均有多个镂空的水纹图案孔，即其成像原理采取的是光直接透射小孔成像，然后通过转动，达成2D的水纹流动效果。

第二种是靠水纹图案盘的转动来实现，从原理来讲，即光照射到水纹图案盘上然后直接投射成像类似于水纹图案，然后通过水纹图案盘的转动来达到流水效果。如公开号为CN205807269U的实用新型专利一种水纹灯，其在说明书的具体实施方式中提到“所述水纹图案盘9上涂覆有图案涂层或雕刻有图案形状，具体的，可以是水纹的图案或者是其它的图案 格式，所述水纹图案盘9可在所述驱动装置6的驱动下转动。由于在光源的底部设置有驱动 装置，并在光源的上部设置了水纹图案盘，利用驱动装置驱动水纹图案盘转动，在光源发光 的情况下，由于水纹图案盘上的图案作用，使得发出的光线具有动态的光影效果。”，由上述可见，其水纹效果即为简单的光投射水纹图案盘成像，此种水纹效果有一个非常大的局限性，就是边缘十分清晰，即成像为一个圆盘，圆盘内有多个类似水纹，在水纹图案盘转动的情况下，水纹产生转动2D的模拟流水效果。

第三种是通过水纹图案盘搭配其他的效果盘，来达到相对较好的水纹效果，如公开号为 CN103574481A的发明专利，其在说明书中提到“在舞台上安装了水舞灯，当需要水纹光效时，LED光源2经过通电后提供灯光，经过二次配光透镜3做高效的二次配光，照射到色片盘6，色片过滤颜色，光透过了色片盘6得到多色的效果后经过效果玻璃纹片7，得到效果后的光照射在多面透明棱镜8上，折射出去的光效便达到水纹的效果。”，由上述可见，此方案是在上面第二种的方案基础上，简单的加入一个透明棱镜8，其达到的效果还是简单的通过水纹图案盘转动来达到2D的水纹效果。

另外，通过检索，还发现一些另外一种水纹效果的专利文献：

如公开号为 CN202196254U的实用新型专利，其在说明书提到“如放映投影仪，只需打开开关28、音量开关29，则摇摆投影镜头即长方体 10在摇摆机构16、减速机构18的传动下作前后摆动和左右窜动，因为固定投 影镜头9、摇摆投影镜头即长方体10都有一似波光粼粼水面的凹凸面，所以放映出的画面似波浪起伏的海洋，与此同时喇叭4中会放出波浪的浪声。”由上述可见，其文献中所提到的产生似波浪起伏的海洋，是通过振动摇摆投影镜头即长方体10来实现的，可以理解的是，其摇摆投影镜头就相当于上面文献中所述的第二种方案中的水纹图案盘9或者第三种方案中的效果玻璃纹片7，差异的只是驱动方式的不同，本质上还是2D的水纹效果。

上述方案均没有能够研发出如何通过光学系统产生一种更为逼真的3D水纹效果的方案，日常生活中，我们所看到的3D电影的原理如下：

用两个镜头如人眼那样的拍摄装置，拍摄下景物的双视点图像。再通过两台放映机，把两个视点的图像同步放映，使这略有差别的两幅图像显示在银幕上，这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是重叠的，有些模糊不清，要看到立体影像，就要采取措施，使左眼只看到左图像，右眼只看到右图像。从放映机射出的光通过偏振片后，就成了偏振光，左右两架放映机前的偏振片的偏振方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直，观众使用对应上述的偏振光的偏振眼镜观看，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会看到立体景像，这就是立体电影的原理。

那么如何同样的利用光学原理来达到水纹流动的3D效果是本技术要解决的问题，在此先对一些公知的光学名词进行解释，发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd，发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。这个量是表明发光体在空间发射的汇聚能力的，可以说，发光强度就是描述了光源到底有多亮。上述引用自百度百科。

通过上文及日常生活可理解一种现象，如果1个点光源在一个成像面上成像为A，A分为a1、a0两个区域，

初始状态S1：a1为光强高的区域，a0为光强低的区域，且a1和a0的光强差非常大，那么人眼会感觉a1亮/a0暗的明显视觉差；

过渡状态S2：a1、a0光强与初始状态S1相反，即a1为光强低的区域，a0为光强高的区域，且a1和a0的光强差非常大，那么人眼会感觉a1暗/a0亮的明显视觉差；

可以理解的是，当像A从初始状态S1切换到过渡状态S2时，则人眼会产生亮度的跳跃视觉感，光强差越大越明显；而当这个S1切换到S2的过程不断重复时，则人眼会产生2D的亮度跳跃的视觉感。

通过实验可知，同时若没有看过实验但是可以理解的是，当1个点光源在一个成像面上成A、B两个像，且A、B的特性一样，当A、B像叠加并同时不断重复S1切换到S2的过程时，则人眼即会产生3D的亮度起伏效果。

由上述，可以理解的是，此光学系统的技术要点在于1-点光源；2-在同一个成像面成2个像；3-每个像由光强差很大的各个区域组成；4-同一区域光强差连续不断的变化。

在公开号为CN105066058B的发明专利一种动态光投射装置中，其在文献中提到“所述LED光源的发光角度为180°；所述LED光源长度和宽度与所述摆动透光片和固定透 光片的焦距的比例为1:30，所述摆动透光片和固定透光片的焦距与所述铝基板和所述摆动透光片之间的距离D1的比例为3:2，所述摆动透光片和固定透光片的焦距与所述铝基板和所述固定透光片的距离D2的比例为1:1”，还提到“通过LED光源2提供单色或者多色的光，可以各种日光色和需求的颜色，发光规律 符合180度lambertian发光，轴向光强最大，其他方向按照与轴向的余弦夹角进行衰减。经过摆动透光片3的自由曲面后配光变为多向，不等光强。经过固定透光片4的自由曲面后配光变为多向，高对比度配光，部分区域为亮区域，部分区域为暗区域。由于自由曲面的移动，亮区域不断移动，不同LED产生的亮区域不同 步移动形成了“风力吹拂下的动态水面反射太阳光到受照物，水波纹交叉荡漾，光影斑驳” 的效果。”由上文可见，其实现“1-点光源的效果”是通过LED光源长度和宽度与所述摆动透光片和固定透光片的焦距的比例为1:30，此比例明显过大，严重加大了灯具的长度；另外其光线是直接经过摆动透光片和固定透光片，出来的亮暗区域的光强差是多少，也没有进行说明，即其实现“3-每个像由光强差很大的各个区域组成”的技术参数、光学原理以及实际效果上是公开不充分的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产生水纹3D起伏效果的LED灯具光学系统，通过光学系统的设计，达到投射出来的水纹图案产生3D的起伏效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，包括光源组件、散射镜片、自由曲面平凸镜片A、自由曲面平凸镜片B；所述光源组件包括LED光源和聚光透镜组；所述LED光源发出的光线依次经过聚光透镜组、散射镜片、自由曲面平凸镜片A、自由曲面平凸镜片B后投射成像；其中，

所述LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为45°-110°的汇聚光线；所述聚光透镜组的焦距f1为12.5mm ≤f 1≤ 30mm；

所述汇聚光线经过散射镜片后形成散射状的非线性光线，所述散射镜片一面为平面，另一面包括若干个高低不同的不规则棱台，所述棱台高度H为0.2mm ≤ H ≤ 1.4mm；

所述散射状的非线性光线经过自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B后形成水纹形状图像效果；

所述自由曲面平凸镜片A一面是平面，另外一面包括若干个长条形的自由曲面透镜c，所述若干个自由曲面透镜c呈阵列排列，所述自由曲面透镜c的投影轮廓呈水纹状，所述自由曲面透镜c的曲率半径R为-25mm~25mm正负曲率之间连续过渡；所述自由曲面平凸镜片B一面是平面，另外一面包括所述若干个长条形的自由曲面透镜c，所述若干个自由曲面透镜c呈阵列排列；

所述散射镜片、自由曲面镜片A、自由曲面镜片B三者中的任意两者在其平面内往返滑动，且滑动的两者是相对运动的。

进一步的，所述LED光源是单色或者多色LED，所述光源的发光面积为4mm²～16mm²。

进一步的， 所述不规则棱台的数量为至少300个。

进一步的，所述散射镜片为透明玻璃材质，所述自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B均为折射率在1.47-1.65之间的透明材料。

进一步的，所述自由曲面透镜c在自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B上的排列可以是完全相同的或者不同的。

进一步的，当LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为45°的汇聚光线时，聚光透镜组的焦距为f1=12.5mm；当LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为110°的汇聚光线时，聚光透镜组的焦距为f1=30mm。

进一步的，所述自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B上的自由曲面c数量为54个以上。

进一步的，单个长条形自由曲面透镜c的焦距f2为-48mm~48mm之间连续过渡。

进一步的，自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B的间距L为10mm ≤ L ≤30mm。

进一步的， 所述散射镜片或自由曲面平凸镜片A或自由曲面平凸镜片B的往返滑动是由步进电机驱动完成的。

附图说明

图1为本发明的光学系统的各元件位置图。

图2为散射镜片示意图。

图3为自由曲面平凸镜片A示意图。

图4为自由曲面平凸镜片A的剖面a-a及局部放大图。

图5为自由曲面平凸镜片B示意图。

图6为自由曲面平凸镜片B的剖面b-b及局部放大图。

图7为各光学元件位置距离图。

图8为散射镜片的棱台高度H=0.2mm时的模拟散射光强曲线。

图9为散射镜片的棱台高度H=1.4mm时的模拟散射光强曲线。

图10为本发明模拟光斑效果图。

图11为实施例一示意图。

图12为实施例二示意图。

图13为实施例三示意图。

图14为本发明模拟光斑XY方向的光照度曲线图。

图15为常规光斑1XY方向的光照度曲线图。

图16为常规光斑2XY方向的光照度曲线图。

图17为L=10mm时，模拟光斑重叠效果图及光照度曲线图。

图18为L=30mm时，模拟光斑重叠效果图及光照度曲线图。

图19为L=10mm时，模拟光斑镜像效果图及光照度曲线图。

图20为L=30mm时，模拟光斑镜像效果图及光照度曲线图。

附图中图示标号说明：11-LED光源； 12-聚光透镜组；2-散射镜片；21-棱台；3-自由曲面平凸镜片A；4-自由曲面平凸镜片B；5-自由曲面透镜c。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如附图1所示，一种产生水纹3D起伏效果的LED灯具光学系统，包括光源组件、散射镜片（2）、自由曲面平凸镜片A（3）、自由曲面平凸镜片B（4）；所述光源组件包括LED光源（11）和聚光透镜组（12）；所述LED光源（11）发出的光线依次经过聚光透镜组（12）、散射镜片（2）、自由曲面平凸镜片A（3）、自由曲面平凸镜片B（4）后投射成像。

LED光源（11）是单色或者多色LED，其发光面积为4mm²～16mm²；散射镜片（2）、自由曲面镜片A（3）、自由曲面镜片B（4）三者中的任意两者在其平面内往返滑动，且滑动的两者是相对运动的；散射镜片或自由曲面平凸镜片A或自由曲面平凸镜片B的往返滑动是由步进电机驱动完成的，可以理解的是，此驱动过程在本领域内属于简单的公知技术，因此在此不做详述。

当聚光透镜组（12）的焦距f1为12.5mm ≤f 1≤ 30mm时，可以使得LED光源（11）发出的180°全角光线经过聚光透镜组（12）后形成光束角为45°-110°的汇聚光线；且当聚光透镜组（12）的焦距f1为f1=12.5mm时， LED光源（11）发出的180°全角光线经过聚光透镜组（12）后形成光束角为45°，当聚光透镜组（12）的焦距为f1=30mm时，LED光源（11）发出的180°全角光线经过聚光透镜组（12）后形成光束角为110°的汇聚光线。通过聚光透镜组（12）的聚光，提升了LED光源（11）的利用效率。

如附图2所示，散射镜片（2）一面为平面，另一面包括300个以上高低不同的不规则棱台（21），棱台（21）高度H为0.2mm ≤ H ≤ 1.4mm，散射镜一面之所以分布多个高低不同的不规则棱台，其目的之一是为了加大出射光线的光强差，如附图8所示，当棱台（21）高度H=0.2mm时，最大光强为3128.5cd；如附图9所示，当棱台（21）高度H=1.4mm时，最大光强为1826.0cd，可见，其光强差达到了3128.5/1826.0=1.7倍；其目的之二是为了在不增加光学系统整体长度的条件下获得广角的散射状非线性光线。

如附图3，4所示， 自由曲面平凸镜片A（3）一面是平面，另外一面包括54个以上长条形的自由曲面透镜c（5），多个自由曲面透镜c（5）呈阵列排列，其投影轮廓呈水纹状；通过剖面图a-a及局部放大图可见，自由曲面透镜c（5）的曲率半径R为-25mm~25mm正负曲率之间连续过渡，焦距f2为-48mm~48mm之间正负透镜连续过渡。自由曲面透镜c之所以采用正负透镜过渡的形式，其目的在于使得光线在通过平凸镜片A时，在同一个成像面上呈现出光强明显不同的亮暗区域。

如附图5，6所示，所述自由曲面平凸镜片B（4）一面是平面，另外一面包括54个以上长条形的自由曲面透镜c（5），多个自由曲面透镜c（5）呈阵列排列，其投影轮廓呈水纹状；通过剖面图b-b及局部放大图可见，自由曲面透镜c（5）的曲率半径R为-25mm~25mm正负曲率之间连续过渡，焦距f2为-48mm~48mm之间正负透镜连续过渡。自由曲面透镜c之所以采用正负透镜过渡的形式，其目的在于使得光线在通过平凸镜片B时，在同一个成像面上呈现出光强明显不同的亮暗区域。

自由曲面透镜c（5）在自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）上的排列可以是完全相同的或者不同的。

自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）的间距L为10mm ≤ L ≤ 30mm。

优选的，本实施例提供一种本发明的各光学元件位置距离图，如附图7所示，LED光源（11）采用4mm*4mm，LED光源（11）与散射镜（2）的距离D3=29.5mm，LED光源（11）与自由曲面平凸镜片A（3）的距离D1=42.5mm，LED光源（11）与自由曲面平凸镜片B（4）的距离D2=65.7mm。在光学元件位置距离数据上，与公开号为CN105066058B的发明专利相比，因其文献中描述为“所述LED光源长度和宽度与所述摆动透光片和固定透光片的焦距的比例为1:30，所述摆动透光片和固定透光片的焦距与所述铝基板和所述摆动透光片之间的距离D1的比例为3:2，所述摆动透光片和固定透光片的焦距与所述铝基板和所述固定透光片的距离D2的比例为1:1；”，即假设其采用本方案一样的LED光源（4mm*4mm），则D1=4*20=80mm，D2=4*30=120mm，显然其光学系统占用的空间远远超过本发明方案，即其所占用的灯具空间远远大于本技术方案，而两者差异的本质原因在于光学设计方案的区别。

在本发明所述的技术方案中，对产生水纹3D起伏效果的过程进行详述如下。

1-LED光源（11）发出的光线经过聚光透镜组（12），汇聚成角度45°-110°的光线，加入聚光透镜组（12）的目的是提高光源的利用率。

2-从聚光透镜组（12）出射的光线入射进散射镜片（2），由于散射镜片（2）上一面为平面，另一面包括若干个高低不同的不规则棱台（21），且棱台（21）高度H为0.2mm ≤ H ≤1.4mm，因此入射光线出射时会形成散射状的非线性光线，且经过不同高度的棱台（21）的光强差会存在明显差异。如附图8为散射镜片（2）的棱台（21）高度H=0.2mm时的模拟散射光强曲线，最大光强=3128.5cd；附图9为散射镜片（2）的棱台（21）高度H=1.4mm时的模拟散射光强曲线，最大光强=1826.0cd；可见两者最大的光强差异达到3128.5/1826.0=1.7倍；将棱台（21）高度设置成不同的目的在于，加大光线的光强差，以便于在成像的时候形成亮暗对比更为明显的区域，同时光线经过散射镜（2）后成像的区域更大，以避免光斑边界过于锐利的问题。

3-从散射镜片（2）出射的光线入射到自由曲面平凸镜片A（3），由于自由曲面平凸镜片A（3）一面是平面，另外一面包括多个长条形的自由曲面透镜c（5），而自由曲面透镜c（5）投影轮廓呈水纹状，且自由曲面透镜c（5）是曲率半径R为-25mm~25mm，形成正负透镜效应，以便于在同一成像面上成像时，能够形成亮暗对比更为明显的区域；而成阵列排列的自由曲面透镜c（5），则形成阵列排列的多个明暗相间的像。此时如果直接在成像面上成像，可以在成像面上看到包括有多个明暗相间的水纹图案的光斑，且由于散散镜片（2）的作用，此光斑边缘是虚化的自然过渡，而不是锐利的明显有边界感。

4-从自由曲面平凸镜片A（3）出射的光线入射到自由曲面平凸镜片B（4），由于自由曲面平凸镜片B（4）一面是平面，另外一面包括所述若干个长条形的自由曲面透镜c（5），所述若干个自由曲面透镜c（5）呈阵列排列；可以理解的是，光线入射到自由曲面平凸镜片B（4）上，其成像的原理类似于上述过程3，所形成的同样是多个明暗相间的水纹图案的光斑，此时最终形成的光斑是光线分别通过自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）成像的叠加，如附图10所示的模拟光斑。

实施例一、如附图11所示, 散射镜片（2）固定不动，自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）在各自平面内往返滑动，且自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）是相对运动的：

此状态下，光线经过自由曲面平凸镜片A（3）所形成的多个明暗相间的水纹图案会跟随移动，

光线经过自由曲面平凸镜片B（4）所形成的多个明暗相间的水纹图案也会跟随移动，两种多个明暗相间的水纹图案会进行动态叠加，此时会看到连续的明暗复合变化的效果，即水纹图案的3D起伏的光斑效果，其本质是成像面上阵列的水纹图案不同区域光强差连续变化的效果，如附图14所示对模拟光斑以图中十字线为参照的XY方向进行光照度分析，可以看到Y方向上的光照度呈现明显的高低起伏的变化，在本发明的背景技术中也描述了这种现象；为了便于更直观的理解，在此同时给出如附图15,16所示的模拟常规光斑1和模拟常规光斑2的照度曲线线图，明显可见的是，常规光斑1和常规光斑2以图中十字线为参照的XY方向的照度曲线呈现的是正态分布的高斯曲线。

实施例二、如附图12所示, 自由曲面平凸镜片A（3）固定不动，散射镜片（2）和自由曲面平凸镜片B（4）在各自平面内往返滑动，且散射镜片（2）和自由曲面平凸镜片B（4）是相对运动的：

可以理解的是，实施例二与实施例一光学原理上是相同的，相当于自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片（3）相对于散射镜片（2）都进行了相对运动，即实施例一所描述三者的运动状态关系，差异的仅仅是光线经过自由曲面平凸镜片A（3）所形成的多个明暗相间的水纹图案与经过自由曲面平凸镜片B（4）所形成的多个明暗相间的水纹图案的叠加方式不相同，即水纹图案的3D起伏的形式上不相同。

实施例三、如附图13所示, 自由曲面平凸镜片B（4）固定不动，散射镜片（2）和自由曲面平凸镜片A（3）在各自平面内往返滑动，且散射镜片（2）和自由曲面平凸镜片A（3）是相对运动的：

可以理解的是，实施例三与实施例一光学原理上还是相同的，相当于自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片（3）相对于散射镜片（2）都进行了相对运动，即实施例一所描述三者的运动状态关系，差异的仅仅是光线经过自由曲面平凸镜片A（3）所形成的多个明暗相间的水纹图案与经过自由曲面平凸镜片B（4）所形成的多个明暗相间的水纹图案的叠加方式不相同，即水纹图案的3D起伏的形式上不相同。

另外，因为自由曲面透镜c（5）在自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）上的阵列排列可以是完全相同的或者不同的；可以理解的是，其最终的效果差异也同样是水纹图案的3D起伏的形式上不相同而已，在光学原理上是相同的。

优选的，自由曲面平凸镜片A（3）和自由曲面平凸镜片B（4）的间距L为10mm ≤ L≤ 30mm，在此距离范围内，所形成的水纹3D起伏效果视觉上相对最佳。如附图17~20所示为在分别在L=10mm和L=30mm时，模拟局部光斑重叠/镜像效果图及光照度曲线。

以上实施例仅是对本发明的技术方案做进一步说明，而非限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，包括光源组件、散射镜片、自由曲面平凸镜片A、自由曲面平凸镜片B；所述光源组件包括LED光源和聚光透镜组；所述LED光源发出的光线依次经过聚光透镜组、散射镜片、自由曲面平凸镜片A、自由曲面平凸镜片B后投射成像；其中，

所述LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为45°-110°的汇聚光线；所述聚光透镜组的焦距f1为12.5mm ≤f 1≤ 30mm；

所述汇聚光线经过散射镜片后形成散射状的非线性光线，所述散射镜片一面为平面，另一面包括若干个高低不同的不规则棱台，所述棱台高度H为0.2mm ≤ H ≤ 1.4mm；

所述散射状的非线性光线经过自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B后形成水纹形状图像效果；

所述自由曲面平凸镜片A一面是平面，另外一面包括若干个长条形的自由曲面透镜c，所述若干个自由曲面透镜c呈阵列排列，所述自由曲面透镜c的投影轮廓呈水纹状，所述自由曲面透镜c的曲率半径R为-25mm~25mm正负曲率之间连续过渡；所述自由曲面平凸镜片B一面是平面，另外一面包括所述若干个长条形的自由曲面透镜c，所述若干个自由曲面透镜c呈阵列排列；

所述散射镜片、自由曲面镜片A、自由曲面镜片B三者中的任意两者在其平面内往返滑动，且滑动的两者是相对运动的。

2.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，所述LED光源是单色或者多色LED，所述光源的发光面积为4mm²～16mm²。

3.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于， 所述不规则棱台的数量为至少300个。

4.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，所述散射镜片为透明玻璃材质，所述自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B均为折射率在1.47-1.65之间的透明材料。

5.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，所述自由曲面透镜c在自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B上的排列可以是完全相同的或者不同的。

6.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，当LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为45°的汇聚光线时，聚光透镜组的焦距为f1=12.5mm；当LED光源发出的180°全角光线经过聚光透镜组后形成光束角为110°的汇聚光线时，聚光透镜组的焦距为f1=30mm。

7.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，所述自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B上的自由曲面c数量为54个以上。

8.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，单个长条形自由曲面透镜c的焦距f2为-48mm~48mm之间连续过渡。

9.根据权利要求8所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于，自由曲面平凸镜片A和自由曲面平凸镜片B的间距L为10mm ≤ L ≤ 30mm。

10.根据权利要求1所述的一种双片滑动式产生水纹3D起伏效果的灯具光学系统，其特征在于， 所述散射镜片或自由曲面平凸镜片A或自由曲面平凸镜片B的往返滑动是由步进电机驱动完成的。