CN112285985B - 带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头 - Google Patents

带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头，该灯具包括可变焦镜头及灯体，灯体与可变焦镜头连接，可变焦镜头包括：后固定群组，其包括第一双凸透镜；变倍群组，其包括第一凹凸月牙透镜以及平凸透镜；补偿群组，其包括双凹月牙透镜以及第二凹凸月牙透镜；前固定群组，其包括第二双凸透镜；4个群组沿光轴方向依次排列设置；灯具通过变倍群组及补偿群组沿光轴方向的移动实现变焦。可见，本发明能够实现在照明时对图案或光束大小的变换，且可变焦镜头的构成镜片数量有效减少，有利于提高可变焦镜头装配的便捷性及效率，且只需通过变倍群组、补偿群组的运动即可实现可变焦镜头的变倍，提高了可变焦镜头变倍控制的便捷性及效率，降低了成本。

Description

带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头。
背景技术
当前，应用于舞台灯光照明及摄影摄像特效照明的灯具所采用的镜头分为两种：定焦镜头和可变焦镜头。其中，定焦镜头只能实现固定角度的画面投射，具有一定的局限性，而可变焦镜头刚好能够很好的解决此问题，其能够实现不同倍数的变焦，基于此，市面上对可变焦镜头的需求越来越强烈。
然而，实践发现，可变焦镜头动辄需要由十几片透镜构成，成本较高，若可变焦镜头使用较少数量的透镜，这又会降低影像品质。可见，设计一种在提供高品质像质的同时又能够降低成本的可变焦镜头显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头，能够在提供高品质像质的同时降低可变焦镜头的成本。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了带有可变焦镜头的灯具，所述灯具包括可变焦镜头及灯体，所述灯体与所述可变焦镜头连接，所述可变焦镜头包括：
后固定群组，所述后固定群组包括第一双凸透镜；
变倍群组，所述变倍群组包括第一凹凸月牙透镜以及平凸透镜；
补偿群组，所述补偿群组包括双凹月牙透镜以及第二凹凸月牙透镜；以及，
前固定群组，所述前固定群组包括第二双凸透镜；
其中，所述后固定群组、所述变倍群组、所述补偿群组以及所述前固定群组沿光轴方向从光源面到投射面依次排列设置；
所述灯具通过所述可变焦镜头包括的所述变倍群组及所述补偿群组沿所述光轴方向的移动实现变焦。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述变倍群组还包括第三凹凸月牙透镜，所述第三凹凸月牙透镜位于所述第一双凸透镜和所述第一凹凸月牙透镜之间；以及，所述第一凹凸月牙透镜与所述平凸透镜进行胶合或贴合。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述后固定群组、所述变倍群组、所述补偿群组以及所述前固定群组的焦距分别为正焦距、正焦距、负焦距以及正焦距。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述后固定群组和所述变倍群组在光轴上的距离范围为26-90毫米，所述变倍群组和所述补偿群组在光轴上的距离范围为4.6-83毫米，所述补偿群组和所述前固定群组在光轴上的距离范围为2.8-15毫米。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述可变焦镜头的机构总长为L，L的取值范围为：L小于4f且大于3f；
所述后固定群组的焦长为f1,f1的取值范围为：f1小于2.5f且大于1.5f；
所述变倍群组的焦长为f2，f2的取值范围为：f2小于2f且大于f；
所述补偿群组的焦长为f3,f3的取值范围为：f3小于-0.5f且大于-f；
所述前固定群组的焦长为f4，f4的取值范围为：f4小于2f且大于f；
其中，f为所述可变焦镜头的短焦焦长。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述双凹月牙透镜的焦距为f31，f31的取值范围为：f31小于-1.1f且大于-1.3f；
所述第二凹凸月牙透镜的焦距为f32，f32的取值范围为：f32小于-2.3f且大于-2.5f，所述第二凹凸月牙透镜的凹面朝向图案或者光源面；
所述双凹月牙透镜或所述第二凹凸月牙透镜为负镜片材质，且所述负镜片材质的折射率nd小于1.65，所述负镜片材质的色散系数vd大于50；
其中，f为所述可变焦镜头的短焦焦长。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述第二双凸透镜的镜片材质的折射率nd大于1.7，所述第二双凸透镜的色散系数vd小于30。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述灯具还包括壳体以及调光附件结构，所述调光附件结构设置在所述灯体与所述可变焦镜头之间，所述灯体包括：光源、第一准直透镜、第二准直透镜；
其中，所述光源、所述第一准直透镜、所述第二准直透镜、调光附件结构以及所述可变焦镜头在所述壳体内沿所述灯具的出光方向依次排列设置。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述第一准直透镜随所述光源运动，所述第二准直透镜为固定透镜；
所述灯具通过所述第一准直透镜的前后移动进行聚焦；所述灯具通过旋转所述可变焦镜头对应的镜筒调节所述变倍群组、所述补偿群组的前后移动进行光斑大小的调整；所述灯具通过所述可变焦镜头的整体前后移动调整投影光斑的虚实。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述第一准直透镜和/或第二准直透镜对应的透镜参数是根据所述光源的发光面大小设定的；
所述透镜参数包括运动行程、透镜间的最小距离、直径、厚度、弧面直径、边厚、凸面纹理类型、平面纹理类型、凸面的表面粗糙度、平面的表面粗糙度、折射率、有效焦距以及材质中的一种或多种的组合。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述第一准直透镜和所述第二准直透镜在光轴上的距离范围为2.5-37.5毫米，所述第二准直透镜与所述后固定群组在光轴上的距离范围为140-177.5毫米；
所述第一准直透镜远离所述光源的凸面设有橘皮纹，所述第二准直透镜朝向所述光源的平面设有橘皮纹。
本发明第二方面公开了一种可变焦镜头，其特征在于，所述可变焦镜头包括：
后固定群组，所述后固定群组包括第一双凸透镜；
变倍群组，所述变倍群组包括第一凹凸月牙透镜以及平凸透镜；
补偿群组，所述补偿群组包括双凹月牙透镜以及第二凹凸月牙透镜；以及，
前固定群组，所述前固定群组包括第二双凸透镜；
其中，所述后固定群组、所述变倍群组、所述补偿群组以及所述前固定群组沿光轴方向从光源面到投射面依次排列设置；
所述可变焦镜头通过所述变倍群组及所述补偿群组沿所述光轴方向的移动实现变焦。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的带有可变焦镜头的灯具能够实现在摄影摄像及特效照明时对图案或光束大小的变换，且可变焦镜头的构成镜片数量有效减少，有利于提高可变焦镜头装配的便捷性及效率，且只需通过变倍群组、补偿群组的运动即可实现可变焦镜头的变倍，提高了可变焦镜头变倍控制的便捷性及效率，且还能够降低可变焦镜头的成本，进而降低了灯具的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种带有可变焦镜头的灯具的立体结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种带有可变焦镜头的灯具的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例公开的一种可变焦镜头的结构示意图；
图4是本发明实施例公开的一种可变焦镜头的镜头运动变化示意图；
图5是本发明实施例公开的在可变焦镜头的最长焦距下的场区/畸变曲线图；
图6是本发明实施例公开的在可变焦镜头的中长焦距下的场区/畸变曲线图；
图7是本发明实施例公开的在可变焦镜头的最短焦距下的场区/畸变曲线图；
图8是本发明实施例公开的在可变焦镜头的最长焦距下的相对照度示意图；
图9是本发明实施例公开的在可变焦镜头的中长焦距下的相对照度示意图；
图10是本发明实施例公开的在可变焦镜头的最短焦距下的相对照度示意图；
图11是本发明实施例公开的一种第一准直透镜的结构示意图；
图12是本发明实施例公开的一种第二准直透镜的结构示意图；
图13是本发明实施例公开的一种光学调焦系统的结构示意图；
图14是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的剖面结构示意图；
图15是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的主视图；
图16是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的局部立体结构示意图；
图17是本发明实施例公开的一种调焦环的立体结构示意图；
图18是本发明实施例公开的一种后镜筒的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[左]、[右]、[前]、[后]、[内]、[外]、[侧]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明和理解本发明，而非用以限制本发明。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或是暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头，能够实现在摄影摄像及特效照明时对图案或光束大小的变换，且可变焦镜头的构成镜片数量有效减少，有利于提高可变焦镜头装配的便捷性及效率，且只需通过变倍群组、补偿群组的运动即可实现可变焦镜头的变倍，提高了可变焦镜头变倍控制的便捷性及效率，且还能够降低可变焦镜头的成本，进而降低了灯具的成本。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种带有可变焦镜头的灯具的立体结构示意图。如图1所示，该带有可变焦镜头的灯具包括：
可变焦镜头1及灯体2，灯体2与可变焦镜头1连接。可选的，该灯具还包括壳体3(也可以称之为镜筒)，灯体2所包括的具体部件以及可变焦镜头1所包括的具体部件在壳体3内沿出光方向依次排列设置。具体的，该壳体3可以包括第一壳体3-1以及第二壳体3-2，且灯体2所包括的具体部件设置在第一壳体3-1内，以及可变焦镜头1所包括的具体部件设置在第二壳体3-2内。需要说明的是，在其它实施例中，第一壳体3-1可以作为灯体2的组成部件，第二壳体3-2可以作为可变焦镜头1的组成部件。
可选的，如图2所示，可变焦镜头1包括：
后固定群组11，后固定群组11包括第一双凸透镜11-1；
变倍群组12，变倍群组12包括第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2；
补偿群组13，补偿群组13包括双凹月牙透镜13-1以及第二凹凸月牙透镜13-2；以及，
前固定群组14，前固定群组14包括第二双凸透镜14-1。
其中，后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13以及前固定群组14沿光轴方向从光源面到投射面(也即沿该灯具的出光方向)依次排列设置，每个群组包括的透镜均为球面镜片。该灯具通过可变焦镜头1包括的变倍群组12及补偿群组13沿光轴方向的前后移动实现变焦，也即：后固定群组11及前固定群组14是相对固定的，或者后固定群组11及前固定群组14之间的距离保持不变，且变倍群组12及补偿群组13是可移动的，具体是通过移动变倍群组12、补偿群组13包括的透镜实现不同的群组组合焦距，进而实现可变焦镜头1的变焦或变倍，以投射出不同大小的图案或者光斑。
可以理解的是，第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2的曲率均大于第一双凸透镜11-1、第二双凸透镜14-1、双凹月牙透镜13-1以及第二凹凸月牙透镜13-2各自的曲率。
可选的，如图2所示，变倍群组12还包括第三凹凸月牙透镜12-3，且第三凹凸月牙透镜12-3位于第一双凸透镜11-1和第一凹凸月牙透镜12-1之间。其中，第三凹凸月牙透镜12-3的直径相对第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2的直径更大，且第三凹凸月牙透镜12-3的曲率远小于第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2各自的曲率。由于仅仅使用第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2对各自透镜参数要求更高，例如第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2的曲率相对其它透镜的曲率更大，相应的制造难度和成本也更高。在这种情况下，变倍群组12还可包括3片透镜，也即可变焦镜头1包括7片透镜。其中，在变倍群组12增加第三凹凸月牙透镜12-3可以起到补偿作用，且能够有效缩减第一凹凸月牙透镜12-1、平凸透镜12-2以及沿光轴方向位于第一凹凸月牙透镜12-1、平凸透镜12-2之后的其它透镜的直径尺寸和曲率，相对于直接生产并使用较大直径和较大曲率的第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2，增加一个大直径、小曲率的第三凹凸月牙透镜12-3可以大大降低相应透镜的加工难度和生产成本。
可选的，第一凹凸月牙透镜12-1与平凸透镜12-2进行胶合或贴合，具体的，第一凹凸月牙透镜12-1可以使用光学树脂胶与平凸透镜12-2进行胶合，进一步优选的，胶合层要求无杂质无气泡。
可选的，后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13以及前固定群组14的焦距分别为正焦距、正焦距、负焦距以及正焦距。
可选的，可变焦镜头1的倍率范围为1.5倍-2.5倍，实现了2倍以上的变焦。可变焦镜头1的机构总长为L，L的取值范围为：L小于4f且大于3f；后固定群组11的焦长为f1，f1的取值范围为：f1小于2.5f且大于1.5f；变倍群组12的焦长f2，f2的取值范围为：f2小于2f且大于f，前固定群组14的焦长为f4，f4的取值范围为：f4小于2f且大于f；补偿群组13的焦长为f3，f3的取值范围为：f3小于-0.5f且大于-f。其中，f为可变焦镜头1的短焦焦长。
可选的，可变焦镜头1无固定的光阑面。后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13和前固定群组14相互之间不设置额外的光阑，例如孔径光阑等，这样可以使得在整个可变焦镜头1的全变焦范围内，物方数值孔径不变。
可选的，在可变焦镜头1的全变焦范围内，可变焦镜头1的光学总长可为360mm,且可变焦镜头1整体相对灯体2的移动长度可为37.5mm，可变焦镜头1的物方数值孔径大于0.2。
可选的，后固定群组11和变倍群组12在光轴上的距离范围可为26-90mm，变倍群组12和补偿群组13在光轴上的距离范围可为4.6-83mm，补偿群组13和前固定群组14在光轴上的距离范围可为2.8-15mm。
可选的，双凹月牙透镜13-1的焦距为f31，f31的取值范围为：f31小于-1.1f且大于-1.3f；第二凹凸月牙透镜13-2的焦距为为f32，f32的取值范围为：f32小于-2.3f且大于-2.5f，f为可变焦镜头1的短焦焦长，且第二凹凸月牙透镜13-2的凹面朝向图案或者光源面；双凹月牙透镜13-1或第二凹凸月牙透镜13-2为负镜片材质，且负镜片材质的折射率nd小于1.65，负镜片材质的色散系数vd大于50。
可选的，第二双凸透镜14-1的镜片材质的折射率nd大于1.7，第二双凸透镜14-1的色散系数vd小于30。
可选的，如图2所示，灯体2包括：光源21、第一准直透镜22、第二准直透镜23，可选的，该灯具还可包括调光附件结构4，且调光附件结构4可设置在灯体2和可变焦镜头1之间，具体的，调光附件结构4可设于第二准直透镜23和第一双凸透镜11-1之间。进一步可选的，该调光附件结构4可以包括切光片4-1、图案片4-2以及光栏4-3中的任意一种或多种的组合，这样能够丰富灯具的控光造型。光源21可以是LED光源，且光源21可以是至少两种颜色的混合光源，例如红色光源、绿色光源以及蓝色光源等两种或两种以上组合而成的混合光源，具体的光源数量可以根据实际需要进行设置，需要说明的是，其它颜色的光源，例如冷白、暖白、琥珀、柠檬等颜色，或者其它种类的光源，例如有机发光二极管等都是可行的，本发明实施例不作限定。其中，光源21、第一准直透镜22、第二准直透镜23、切光片4-1、图案片4-2、光栏4-3以及可变焦镜头1在壳体3内沿出光方向依次排列设置，也即，在出光方向上依次为光源21、第一准直透镜22、第二准直透镜23、切光片4-1、图案片4-2、光栏4-3、后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13以及前固定群组14。需要说明的是，在其它可选的实施例中，调光附件结构4可以作为可变焦镜头1的组成部件。
可选的，如图2所示，该灯具还包括支撑结构5，该支撑结构5用于支撑壳体3。由于灯体2和可变焦镜头1各自的重量都较重，单独的一个支撑架无法稳定支撑整个灯具且单独的一个支撑架容易对光学成像的稳定性造成影响，因此，进一步可选的，该支撑结构5包括第一支撑结构5-1以及第二支撑结构5-2，其中，第一支撑结构5-1安装于第一壳体3-1上以支撑第一壳体3-1，第二支撑结构5-2安装于第二壳体3-2上以支撑第二壳体3-2，这样能够稳定的支撑整个灯具且还能够提高光学成像的稳定性。其中，第一支撑结构5-1以及第二支撑结构5-2均可以为支架，例如U型支架等。其中，该灯具包括的支撑结构5还能够结合外部安装架将灯具安装在需要的地方，且支撑结构5的具体构造可以随着外部安装架进行调整。进一步的，第一支撑结构5-1以及第二支撑结构5-2可相互平行，这样可以更加稳定地固定第一壳体3-1和第二壳体3-2，有利于灯体2发出的光线至可变焦镜头1的光线在同一光轴上。
可选的，如图2所示，该灯具还包括第二卡接结构6，第二卡接结构6设置在壳体3沿出光方向的尾部，具体的，第二卡接结构6设置在第二壳体3-2沿出光方向的尾部，这样以便于该灯具与其它部件或其它结构进行拆装，例如可以是柔光罩等柔光部件。进一步可选的，第二卡接结构6的数量可以有多个且可以在第二壳体3-2沿出光方向的尾部周向设置，有利于提高该灯具与其它部件或其它结构进行卡接的稳定性。
可选的，如图2所示，该灯具还包括第一卡接结构7，第一卡接结构7的数量可以有多个且沿第一壳体3-1沿出光方向的尾部周向设置，例如沿第一壳体3-1的周向设置3个或者4个第一卡接结构7等，且灯体2可通过第一卡接结构7与可变焦镜头1进行连接。进一步可选的，该第一卡接结构7可以为卡爪。需要说明的是，若第一壳体3-1作为灯体2的组成部件且第二壳体3-2作为可变焦镜头1的组成部件，则灯体2通过第一卡接结构7与可变焦镜头1进行连接具体是第一壳体3-1通过第一卡接结构7与第二壳体3-2进行卡接。其中，第一卡接结构7的设置可以方便灯体2和可变焦镜头1的拆装，提升灯具的灵活性，且设置的多个第一卡接结构7有利于提高灯体2和可变焦镜头1之间进行卡接的稳定性。
在本发明实施例中，通过上述描述可知，可变焦镜头1可以包括6片镜片，也可以包括7片镜片，以可变焦镜头1包括7片镜片为例，沿出光方向对光源面以及7片镜片的每个镜面进行编号，得到S0-S14的面序号，且每个面(光源面S0及透镜镜面S1-S14)更具体的参数请参阅下表(表1)：
(表1)：
Figure BDA0002764165170000101
可选的，光源21、第一准直透镜22以及第二准直透镜23设置在第一壳体3-1内，光源21可以通过调焦结构(例如丝杆等)在第一壳体3-1内沿光轴运动，第二准直透镜23为固定透镜且直径大于第一准直透镜22，第一准直透镜22固定在光源21的出光侧且随光源21一起运动，灯具通过第一准直透镜22相对第二准直透镜23的前后移动进行聚焦；灯具通过旋转可变焦镜头1对应的镜筒(也即CAM镜筒)调节变倍群组12、补偿群组13的前后移动调整光斑大小；灯具通过可变焦镜头1的整体前后移动调整投影光斑的虚实。
在一个可选的实施例中，第一准直透镜22和第二准直透镜23在光轴上的距离范围可为2.5-37.5mm，第二准直透镜23与后固定群组11在光轴上的距离范围可为140-177.5mm。第一准直透镜22的直径为40mm，第一准直透镜22的厚度为10mm，第一准直透镜22的弧面半径为23.40mm，第一准直透镜22的边厚为2.13mm，第一准直透镜22远离光源21的凸面设有橘皮纹，第一准直透镜22的平面的表面粗糙度为0.006，第一准直透镜22的折射率为1.47，第一准直透镜22的有效焦距为45mm，第一准直透镜22的材质可为高硼硅。第二准直透镜23的直径为90mm，第二准直透镜23的厚度为27.46mm，第二准直透镜23的弧面半径为52.50mm，第二准直透镜23的边厚为2mm，第二准直透镜23朝向光源21的平面为橘皮纹，第二准直透镜23的凸面的表面粗糙度为0.006，第二准直透镜23的折射率为1.47，第二准直透镜23的有效焦距为100mm，第二准直透镜23的材质可为高硼硅。通过上述第一准直透镜22和第二准直透镜23的设置可以更好地对光源21发出的光线进行混光和准直。
当然，可选的，第一准直透镜22和/或第二准直透镜23对应的透镜参数还可根据光源21的发光面(也即光源面)的大小设定的，例如当光源21的发光面变大时则增加相应的直径和厚度等，当光源21的发光面变小时则减小相应的直径和厚度等。进一步可选的，透镜参数包括运动行程、透镜间的最小距离、直径、厚度、弧面直径、边厚、凸面纹理类型、平面纹理类型、凸面的表面粗糙度、平面的表面粗糙度、折射率、有效焦距以及材质中的一种或多种的组合。
在一些实施例中，第一准直透镜22与第二准直透镜23之间的最小距离为2.5mm，第一准直透镜22相对第二准直透镜23的运行行程为35mm，第二准直透镜23与可变焦镜头1之间的最小距离为140.65mm，也即第二准直透镜23与可变焦镜头1的后固定群组11之间的最小距离为140.65mm，且第二准直透镜23的运动行程为37.5mm。其中，第一准直透镜22与第二准直透镜23的结构可以分别参见图11所描述的第一准直透镜的结构示意图以及图12所描述的第二准直透镜的结构示意图。
在一个可选的实施例中，如图2所示，灯体2还包括第一调节机构24，灯具还包括第二调节机构8，以及可变焦镜头1还包括第三调节机构15，其中：
第一调节机构24与光源21连接，第一调节机构24用于调节光源21与第二准直透镜23之间的距离，第一准直透镜22与光源21保持同步运动；
第二调节机构8与可变焦镜头1连接，第二调节机构8用于调节后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13以及前固定群组14作为一个整体相对第二准直透镜23运动，当然也可理解成调节后固定群组11与第二准直透镜23之间的距离；
第三调节机构15与变倍群组12、补偿群组13连接，第三调节机构15用于调节变倍群12和补偿群组13之间的距离。
需要说明的是，在其它可选的实施例中，第二调节机构8也可以作为可变焦镜头1的组成部件，也即：可变焦镜头1还可以包括第二调节机构8。
可见，实施图1及图2所描述的带有可变焦镜头的灯具能够实现在摄影摄像及特效照明时对图案或光束大小的变换，且可变焦镜头的构成镜片数量有效减少(也即不多于7片)，有利于提高可变焦镜头装配的便捷性及效率，且只需通过变倍群组、补偿群组的运动即可实现可变焦镜头的变倍，提高了可变焦镜头变倍控制的便捷性及效率，且还能够降低可变焦镜头的成本，进而降低了灯具的成本。
实施例二
请参阅图3，图3是本发明实施例公开一种可变焦镜头的结构示意图。其中，图3所描述的可变焦镜头可以应用于相应的照明灯具或摄影摄像灯具中，本发明实施例对此不作限定。如图3所示，可变焦镜头1包括：
后固定群组11，后固定群组11包括第一双凸透镜11-1；
变倍群组12，变倍群组12包括第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2；
补偿群组13，补偿群组13包括双凹月牙透镜13-1以及第二凹凸月牙透镜13-2；以及，
前固定群组14，前固定群组14包括第二双凸透镜14-1。
其中，后固定群组11、变倍群组12、补偿群组13以及前固定群组14沿光轴方向从光源面到投射面(也即沿该灯具的出光方向)依次排列设置，每个群组包括的透镜均为球面镜片。该灯具通过可变焦镜头1包括的变倍群组12及补偿群组13沿光轴方向的前后移动实现变焦，也即：后固定群组11及前固定群组14是相对固定的，或者后固定群组11及前固定群组14之间的距离保持不变，且变倍群组12及补偿群组13是可移动的，具体是通过移动变倍群组12、补偿群组13包括的透镜实现不同的群组组合焦距，进而实现可变焦镜头1的变焦或变倍，以投射出不同大小的图案或者光斑。
其中，对于变倍群组12及补偿群组13中的透镜沿光轴方向的运动可以如图4所示，图4是本发明实施例公开的一种可变焦镜头的镜头运动变化示意图。如图4所示，变倍群组12及补偿群组13中的透镜可以运动以实现不同的群组组合焦距，进而实现可变焦镜头1的变焦，其中，变倍群组12包括的透镜距离补偿群组13包括的透镜越近，可变焦镜头1的焦长就越长。
可选的，如图3所示，变倍群组12还包括第三凹凸月牙透镜12-3，且第三凹凸月牙透镜12-3位于第一双凸透镜11-1和第一凹凸月牙透镜12-1之间。其中，第三凹凸月牙透镜12-3的直径相对第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2的直径更大，且第三凹凸月牙透镜12-3的曲率远小于第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2各自的曲率。由于仅仅使用第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2对各自透镜参数要求更高，例如第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2的曲率相对其它透镜的曲率更大，相应的制造难度和成本也更高。在这种情况下，变倍群组12还可包括3片透镜，也即可变焦镜头包括7片透镜。其中，在变倍群组12增加第三凹凸月牙透镜12-3可以起到补偿作用，且能够有效缩减第一凹凸月牙透镜12-1、平凸透镜12-2以及沿光轴方向位于第一凹凸月牙透镜12-1、平凸透镜12-2之后的其它透镜的直径尺寸和曲率，相对于直接生产并使用较大直径和较大曲率的第一凹凸月牙透镜12-1以及平凸透镜12-2，增加一个大直径、小曲率的第三凹凸月牙透镜12-3可以大大降低相应透镜的加工难度和生产成本。
可选的，如图3所示，可变焦镜头1还包括第三调节机构15，第三调节机构15与变倍群组12、补偿群组13连接，第三调节机构15用于调节变倍群12和补偿群组13之间的距离。
需要说明的是，对于本发明实施例所描述的可变焦镜头的其它详细描述请参照实施例一中针对可变焦镜头1的相应描述，本发明实施例不再赘述。
其中，上述实施例中所描述的可变焦镜头1分别在最长焦距下、中长焦距下以及最短焦距下RGB三种颜色照射成像的场区/畸变曲线可以分别如图5-图7所示，实线为子午线、虚线为弧失线。从图5可以看出，最长焦距下RGB三种颜色照射成像的畸变约为0.55％，从图6可以看出，中长焦距下RGB三种颜色照射成像的畸变约为1.85％，从图7可以看出，最短焦距下RGB三种颜色照射成像的畸变约为4％。
其中，上述实施例中所描述的可变焦镜头1分别在最长焦距下、中长焦距下以及最短焦距下的相对照度可以分别如图8-图10所示。从图8可以看出，最长焦距下的相对照度约为98％，从图9可以看出，中长焦距下的相对照度约为92％，从图10可以看出，最短焦距下的相对照度约为86％。
可见，本发明实施例所描述的可变焦镜头可以应用于照明灯具或摄影摄像灯具中，能够实现在摄影摄像及特效照明时对图案或光束大小的变换，且可变焦镜头的构成镜片数量有效减少(也即不多于7片)，有利于提高可变焦镜头装配的便捷性及效率，且只需通过变倍群组、补偿群组的运动即可实现可变焦镜头的变倍，提高了可变焦镜头变倍控制的便捷性及效率，且还能够降低可变焦镜头的成本，进而降低了灯具的成本。
实施例三
为了满足更多的调焦需求，本发明实施例公开了一种光学调焦系统，能够实现光学区间的大范围变焦运动并丰富控光功能，提供更大的调节范围，使得光效更高、变焦调节更加灵活，其中，该光学调焦系统的结构可以如图13所示，图13是本发明实施例公开的一种光学调焦系统的结构示意图，且图13所示的光学调焦系统用于实现对可变焦镜头的变焦控制，可选的，该可变焦镜头可以为实施例一及实施例二中提及的可变焦镜头1，需要说明的是，为了更好的展示光学调焦系统对可变焦镜头的变焦控制，图13中除了示出光学调焦系统所包括的具体部件之外，还示出了光学调焦系统与可变焦镜头的部分部件的位置关系及安装关系。具体的，如图13所示，该光学调焦系统6包括：
调焦环61；
调焦拨杆62，调焦拨杆62用于安装在可变焦镜头的透镜上；以及，
拨杆环63，拨杆环63装配于调焦拨杆62的头部，且拨杆环63被限定在可变焦镜头的后镜筒的弧形孔内以及调焦环61的内槽，具体的，调焦拨杆62、拨杆环63一起穿过后镜筒的弧形孔，并嵌在调焦环61的内槽。
其中，调焦环61在外力驱使转动下带动拨杆环63做圆周滚动，拨杆环63在调焦拨杆62的头部做圆周滚动能够带动调焦拨杆62在可变焦镜头的后镜筒的弧形孔内滑动并转动，进而带动可变焦镜头的变焦透镜沿着相应的轨迹进行移动转动，且在可变焦镜头的后镜筒的弧形孔的限制下，调焦拨杆62、拨杆环63在0.05mm的间隙中与光滑润滑配合面做滚动滑动运动。
可选的，可变焦镜头的变焦透镜上可以安装一支或多支调焦拨杆62。当安装多支调焦拨杆62时，多支调焦拨杆62可以均等分分别安装在可变焦镜头的变焦透镜的圆周上。在实际应用中，可变焦镜头的变焦透镜存在与之对应的内圈，调焦拨杆62安装至可变焦镜头的变焦透镜上具体是调焦拨杆62安装至可变焦镜头的变焦透镜的内圈上。
以3支调焦拨杆62为例，调焦拨杆62可以在可变焦镜头的变焦透镜的圆周上均等分分别装配在可变焦镜头的变焦透镜对应的内圈上。
可见，本发明实施例所描述的光学调焦系统6能够通过调焦环61、调焦拨杆62以及拨杆环63的配合使得可变焦镜头的透镜进行移动的同时同步进行转动，实现了光学区间的大范围变焦运动和丰富的控光功能，提供了更大的变焦调节范围，使得光效更高、变焦调节更加灵活。此外，拨杆环63进行圆周滚动相较于滑动摩擦移动更加顺滑，进而使得可变焦镜头的变焦透镜在可变焦镜头的后镜筒内的运动更加精准和顺畅。
实施例四
请参阅图14，图14是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的剖面结构示意图。如图14所示，该带有光学调焦结构的可变焦镜头7包括：
前端控光筒组71、第一透镜72、第一变焦透镜组73、第二变焦透镜组74、第二透镜75、后镜筒76以及光学调焦结构77。
其中，第一透镜72布置在前端控光筒组71中，第一变焦透镜组73、第二变焦透镜组74布置在后镜筒76中，第二透镜75布置在后镜筒76沿出光方向上的尾部，且第一透镜72与第二透镜75的位置相对固定不可调，第一变焦透镜组73、第二变焦透镜组74分别安装有光学透镜并在后镜筒76内与后镜筒76内面光滑精准配合，在润滑脂的作用下进行顺利的转动移动，且后镜筒76设置有弧形孔76-1。其中，前端控光筒组71与后镜筒76所组成的镜筒结构相当于实施例一中壳体3所包括的第二壳体3-2。
本发明实施例中，光学调焦结构77的具体结构可以参照实施例三中光学调焦系统的具体结构，也即光学调焦结构77包括：
调焦环77-1；
调焦拨杆77-2，调焦拨杆77-2安装在第一变焦透镜组73、第二变焦透镜组74上；
拨杆环77-3，拨杆环77-3装配于调焦拨杆77-2的头部，且拨杆环77-3被限定在后镜筒76的弧形孔76-1内以及调焦环77-1的内槽77-1-1，具体的，调焦拨杆77-2、拨杆环77-3一起穿过后镜筒76的弧形孔76-1，并嵌在调焦环77-1的内槽77-1-1。
其中，光学调焦结构77的调焦实现原理请参照实施例三的相关描述，本发明实施例不再赘述。且以第一变焦透镜组73为例，调焦拨杆77-2、拨杆环77-3与第一变焦透镜组73的局部结构可以如图16所示，图16是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的局部立体结构示意图。
本发明实施例中，调焦环77-1的结构可以参照图17，图17是本发明实施例公开的一种调焦环的结构示意图。
本发明实施例中，后镜筒76的结构可以参照图18，图18是本发明实施例公开的一种后镜筒的结构示意图。
在一个可选的实施例中，第一透镜72的具体结构可以参照实施例一或实施例二中可变焦镜头1所包括的后固定群组11的结构；第一变焦透镜组73的具体结构可以参照实施例一或实施例二中可变焦镜头1所包括的变倍群组12的结构；第二变焦透镜组74的具体结构可以参照实施例一或实施例二中可变焦镜头1所包括的补偿群组13的结构；第二透镜75的具体结构可以参照实施例一或实施例二中可变焦镜头1所包括的前固定群组14的具体结构，本发明实施例不再赘述。
可选的，如图14所示，该带有光学调焦结构的可变焦镜头7还包括：
第一变焦透镜组73对应的第一内圈78，以及第二变焦透镜组74对应的第二内圈79。
其中，调焦拨杆77-2具体安装在第一变焦透镜组73对应的第一内圈78上以及第二变焦透镜组74对应的第二内圈79上。
进一步可选的，多个调焦拨杆77-2可以在圆周上均等分分别安装在第一变焦透镜组73对应的第一内圈78上以及第二变焦透镜组74对应的第二内圈79上。需要说明的是，后镜筒76的弧形孔76-1的数量可以大于等于装配的调焦拨杆77-2的数量。
又进一步可选的，该带有光学调焦结构的可变焦镜头7还包括：
支撑结构710，和/或，压圈711；
其中，压圈711设置在后镜筒76沿出光方向上的端部，支撑结构710安装在前端控光筒组71的外侧，安装的支撑结构710(如支架)能够结合外部安装架方便将带有光学调焦结构的可变焦镜头7布置在所需的地方，安装方便，提高了带有光学调焦结构的可变焦镜头7的普遍适用性，且还能够对可变焦镜头7起到支撑作用。需要说明的是，支撑结构710在图14中未示出，详见图15中的主视图，图15是本发明实施例公开的一种带有光学调焦结构的可变焦镜头的主视图，且关于支撑结构710的其它描述请参照实施例一中针对第二支撑结构5-2的详细描述，本发明实施例不再赘述。
可选的，前端控光筒组71沿出光方向的起始端部的前侧还安装有切光片、图案片、光栏等调光附件结构，极大了丰富控光造型。
可见，本发明实施例所描述的带有光学调焦结构的可变焦镜头7能够实现可变焦镜头的变焦透镜组进行移动的同时同步进行转动，实现了光学区间的大范围变焦运动和丰富的控光功能，提供更大的变焦调节范围，使得光效更高、变焦调节更加灵活，此外，拨杆环77-3进行圆周滚动相较于滑动摩擦移动更加顺滑，使得可变焦镜头的变焦透镜组在后镜筒76的运动更加精准和顺畅。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种带有可变焦镜头的灯具及可变焦镜头所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述灯具包括可变焦镜头(1)及灯体(2)，所述灯体(2)与所述可变焦镜头(1)连接，所述可变焦镜头(1)包括：
后固定群组(11)，所述后固定群组(11)包括第一双凸透镜(11-1)；
变倍群组(12)，所述变倍群组(12)包括第一凹凸月牙透镜(12-1)以及平凸透镜(12-2)；
补偿群组(13)，所述补偿群组(13)包括双凹月牙透镜(13-1)以及第二凹凸月牙透镜(13-2)；以及，
前固定群组(14)，所述前固定群组(14)包括第二双凸透镜(14-1)；
其中，所述后固定群组(11)、所述变倍群组(12)、所述补偿群组(13)以及所述前固定群组(14)沿光轴方向从光源面到投射面依次排列设置；
所述灯具通过所述可变焦镜头(1)包括的所述变倍群组(12)及所述补偿群组(13)沿所述光轴方向的移动实现变焦；
其中，所述变倍群组(12)还包括第三凹凸月牙透镜(12-3)，所述第三凹凸月牙透镜(12-3)位于所述第一双凸透镜(11-1)和所述第一凹凸月牙透镜(12-1)之间。
2.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述第一凹凸月牙透镜(12-1)与所述平凸透镜(12-2)进行胶合或贴合。
3.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述后固定群组(11)、所述变倍群组(12)、所述补偿群组(13)以及所述前固定群组(14)的焦距分别为正焦距、正焦距、负焦距以及正焦距。
4.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述后固定群组(11)和所述变倍群组(12)在光轴上的距离范围为26-90毫米，所述变倍群组(12)和所述补偿群组(13)在光轴上的距离范围为4.6-83毫米，所述补偿群组(13)和所述前固定群组(14)在光轴上的距离范围为2.8-15毫米。
5.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述可变焦镜头(1)的机构总长为L，L的取值范围为：L小于4f且大于3f；
所述后固定群组(11)的焦长为f1，f1的取值范围为：f1小于2.5f且大于1.5f；
所述变倍群组(12)的焦长为f2，f2的取值范围为：f2小于2f且大于f；
所述补偿群组(13)的焦长为f3，f3的取值范围为：f3小于-0.5f且大于-f；
所述前固定群组(14)的焦长为f4，f4的取值范围为：f4小于2f且大于f；
其中，f为所述可变焦镜头(1)的短焦焦长。
6.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述双凹月牙透镜(13-1)的焦距为f31，f31的取值范围为：f31小于-1.1f且大于-1.3f；
所述第二凹凸月牙透镜(13-2)的焦距为f32，f32的取值范围为：f32小于-2.3 f且大于-2.5f，所述第二凹凸月牙透镜(13-2)的凹面朝向图案或者光源面；
所述双凹月牙透镜(13-1)或所述第二凹凸月牙透镜(13-2)为负镜片材质，且所述负镜片材质的折射率nd小于1.65，所述负镜片材质的色散系数vd大于50；
其中，f为所述可变焦镜头(1)的短焦焦长。
7.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述第二双凸透镜(14-1)的镜片材质的折射率nd大于1.7，所述第二双凸透镜(14-1)的色散系数vd小于30。
8.根据权利要求1所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述灯具还包括壳体(3)以及调光附件结构(4)，所述调光附件结构(4)设置在所述灯体(2)与所述可变焦镜头(1)之间，所述灯体(2)包括：光源(21)、第一准直透镜(22)以及第二准直透镜(23)；
其中，所述光源(21)、所述第一准直透镜(22)、所述第二准直透镜(23)、所述调光附件结构(4)以及所述可变焦镜头(1)在所述壳体(3)内沿所述灯具的出光方向依次排列设置。
9.根据权利要求8所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述第一准直透镜(22)随所述光源(21)运动，所述第二准直透镜(23)为固定透镜；
所述灯具通过所述第一准直透镜(22)的前后移动进行聚焦；所述灯具通过旋转所述可变焦镜头(1)对应的镜筒调节所述变倍群组(12)、所述补偿群组(13)的前后移动进行光斑大小的调整；所述灯具通过所述可变焦镜头(1)的整体前后移动调整投影光斑的虚实。
10.根据权利要求8所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述第一准直透镜(22)和/或所述第二准直透镜(23)对应的透镜参数是根据所述光源(21)的发光面大小设定的；
所述透镜参数包括运动行程、透镜间的最小距离、直径、厚度、弧面直径、边厚、凸面纹理类型、平面纹理类型、凸面的表面粗糙度、平面的表面粗糙度、折射率、有效焦距以及材质中的一种或多种的组合。
11.根据权利要求10所述的带有可变焦镜头的灯具，其特征在于，所述第一准直透镜(22)和所述第二准直透镜(23)在光轴上的距离范围为2.5-37.5毫米，所述第二准直透镜(23)与所述后固定群组(11)在光轴上的距离范围为140-177.5毫米；
所述第一准直透镜(22)远离所述光源(21)的凸面设有橘皮纹，所述第二准直透镜(23)朝向所述光源(21)的平面设有橘皮纹。
12.一种可变焦镜头，其特征在于，所述可变焦镜头用于连接灯具中的灯体，所述可变焦镜头包括：
后固定群组(11)，所述后固定群组(11)包括第一双凸透镜(11-1)；
变倍群组(12)，所述变倍群组(12)包括第一凹凸月牙透镜(12-1)以及平凸透镜(12-2)；
补偿群组(13)，所述补偿群组(13)包括双凹月牙透镜(13-1)以及第二凹凸月牙透镜(13-2)；以及，
前固定群组(14)，所述前固定群组(14)包括第二双凸透镜(14-1)；
其中，所述后固定群组(11)、所述变倍群组(12)、所述补偿群组(13)以及所述前固定群组(14)沿光轴方向从光源面到投射面依次排列设置；
所述可变焦镜头通过所述变倍群组(12)及所述补偿群组(13)沿所述光轴方向的移动实现变焦；
其中，所述变倍群组(12)还包括第三凹凸月牙透镜(12-3)，所述第三凹凸月牙透镜(12-3)位于所述第一双凸透镜(11-1)和所述第一凹凸月牙透镜(12-1)之间 。
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