CN204201778U - 滤光片及利用此滤光片的cmy混色组件及其光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及滤光片及利用此滤光片的CMY混色组件及其光学系统，所述滤光片包括基片及镀设于基片上的滤光膜，滤光膜包括均匀区域及混色区域，均匀区域上的滤光膜厚度均匀，混色区域上的滤光膜厚度不均匀，均匀区域上滤光膜的厚度大于或等于混色区域上滤光膜的厚度，混色区域中心区域的滤光膜的厚度比两翼区域的滤光膜的厚度大，所述混色区域设置在滤光片上首先接入光路的一侧。

Description

滤光片及利用此滤光片的CMY混色组件及其光学系统

技术领域

本实用新型涉及舞台灯光技术领域，尤其涉及一种滤光片及利用此滤光片的CMY混色组件及其光学系统。

背景技术

在舞台灯光领域中，通常需要运用舞台灯光设备(如照明灯具等)和技术手段，以光色及其变化显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感、时间感，塑造舞台演出的外部形象，并提供必要的灯光效果，为了塑造色彩渲染效果，一般使用染色灯来实现。

目前，染色灯一般使用RGB原理进行混色，或利用CMY混色系统混合处理而成。然而，利用CMY混色，目前的CMY混色的染色灯的颜色转换均不能产生均匀渐变效果，当由一种颜色转换至另一种颜色时，色彩的过度是突变的，而且图案的色彩也不够均匀。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种颜色变换更为均匀的滤光片及利用此滤光片的CMY混色组件及其光学系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种滤光片，包括基片及镀设于基片上的滤光膜，其中，滤光膜包括均匀区域及混色区域，均匀区域上的滤光膜厚度均匀，混色区域上的滤光膜厚度不均匀，均匀区域上滤光膜的厚度大于或等于混色区域上滤光膜的厚度，混色区域中心区域的滤光膜的厚度比两翼区域的滤光膜的厚度大，所述混色区域设置在滤光片上首先接入光路的一侧。

本方案中，将滤光膜设计为均匀区域及混色区域，光束首先进入混色区域，由于混色区域滤光膜的厚度部分或全部比均匀区域的厚度小，故能使光束变色时，其变换更为平缓，而从混色区域射出的光束与其他光线混合时，更是缓和了变色的梯度，从人的肉眼来看，其色彩的变换是呈现均匀的变化，随着进入滤光片的光束逐渐变多，颜色也逐渐变化，直至由混色区域跨度到均匀区域，此时颜色已逐渐变深至最终完成混色。

作为本实用新型的第一种改进方案，所述混色区域上的滤光膜呈现为半弧形梳齿状图样，其中间部位区域A厚度较大，两侧区域B厚度较小。

作为本实用新型的第二种改进方案，所述混色区域沿先后接入光路的方向上依次设置第一图样区域C、第二图样区域D、第三图样区域E以及设置在混色区域中间部位的中间图样区域F，第一图样区域C采用的是弧形梳齿状图样，第三图样区域E采用的是弧形雾化膜，第二图样区域D设置在第一图样区域C与第三图样区域E之间；其中，第一图样区域C的镀膜厚度比第二图样区域D的镀膜厚度大；中间图样区域F由与均匀区域相同厚度滤光膜的第一部分以及设置在接近光路一侧的梳齿状图样构成。

本实用新型还提供一种CMY混色组件，包括青色滤光片、品红色滤光片和黄色滤光片，所述各滤光片为上述的滤光片。

本方案中，将各个滤光片设计为包括混色区域与均匀区域，使得单个滤光片或两两滤光片或三个滤光片进行混色时，颜色的变换变得更为均匀。

另外，本实用新型还一种带有所述CMY混色组件的光学系统，包括沿光路依次设置的光源装置、所述CMY混色组件及效果组件，所述CMY混色组件中的各滤光片依次由上而下按层次错开设置，CMY混色组件还包括与各滤光片相对应的混色驱动机构，各滤光片分别与对应的混色驱动机构连接；光源装置发出光线，CMY混色组件根据出光颜色要求，控制对应滤光片接入光路，光束形成对应颜色后进入效果组件后出射。

所述光源装置为LED模组光源；所述LED模组光源包括沿光路依次设置的LED阵列、透镜阵列、光学积分元件和聚焦透镜，其中，LED阵列封装在散热基板上，透镜阵列上的各透镜分别与LED阵列上的各LED一一对应设置，所述透镜阵列用于将LED阵列上各LED发出的光汇聚合成一束合光，光学积分元件对光束进行初步均匀处理。所述光学积分元件为微透镜阵列；所述LED阵列为白光LED阵列。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过将滤光片设计为包括混色区域与均匀区域，使得滤光片进行混色时，颜色的变换变得更为均匀。另外，本实用新型采用CMY混色组件结合LED光源装置的结构，相对传统结构，可大大提高颜色效率及亮度。

附图说明

图1是本实用新型滤光片的第一种结构示意图；

图2是本实用新型滤光片的第二种结构示意图；

图3是本实用新型光学系统的结构示意图；

图4是本实用新型光源装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1及图2所示，一种滤光片，包括基片及镀设于基片上的滤光膜，其中，滤光膜包括均匀区域及混色区域，均匀区域上的滤光膜厚度均匀，混色区域上的滤光膜厚度不均匀，均匀区域上滤光膜的厚度大于或等于混色区域上滤光膜的厚度，混色区域中心区域的滤光膜的厚度比两翼区域的滤光膜的厚度大，所述混色区域设置在滤光片上首先接入光路的一侧。

其中，均匀区域上滤光膜的镀膜厚度均匀，以使得经过该区域的光束的颜色投射出去后呈现为相同深度的颜色；所述混色区域上滤光膜的镀膜厚度不均匀，以形成不同的图样(图案)，使得经过该区域的光束的颜色投射出去后呈现为深浅程度不同的颜色。而由于混色区域滤光膜的厚度部分或全部比均匀区域的厚度小，故能使光束变色时，其变换更为平缓，而从混色区域射出的光束与其他光线混合时，更是缓和了变色的梯度，从人的肉眼来看，其色彩的变换是呈现均匀的变化。

如图1所示，为本实用新型滤光片的第一种结构示意图，所述混色区域上的滤光膜呈现为半弧形梳齿状图样，其中间部位区域A厚度较大，两侧区域B厚度较小。

如图2所示，为本实用新型滤光片的第二种结构示意图，所述混色区域沿先后接入光路的方向上依次设置第一图样区域C、第二图样区域D、第三图样区域E以及设置在混色区域中间部位的中间图样区域F，第一图样区域C采用的是弧形梳齿状图样，第三图样区域E采用的是弧形雾化膜，第二图样区域D设置在第一图样区域C与第三图样区域E之间；其中，第一图样区域C的镀膜厚度比第二图样区域D的镀膜厚度大；中间图样区域F由与均匀区域相同厚度滤光膜的第一部分以及设置在接近光路一侧的梳齿状图样构成。

对于各滤光片具体加工方式为：先在滤光片上根据波段的不同镀上一定厚度的滤光膜膜层，再根据需要在一定区域范围内画出需要的图样形状，然后通过激光沿着图样形状的轮廓进行打点处理，以使得不同轮廓上的各点的膜层厚度根据需要利用激光雕刻出不同的厚度，以形成镀膜厚度不均匀的混色区域，使得形成颜色的渐进混色区域；而混色区域外的膜层则保留原有的厚度，作为均匀区域。

本实用新型还提供一种CMY混色组件，包括青色滤光片、品红色滤光片和黄色滤光片，所述各滤光片为上述的滤光片。

另外，如图3所示，本实用新型还一种带有所述CMY混色组件的光学系统，包括沿光路依次设置的光源装置1、所述CMY混色组件2及效果组件3，所述CMY混色组件2中的各滤光片依次由上而下按层次错开设置，CMY混色组件2还包括与各滤光片相对应的混色驱动机构，各滤光片分别与对应的混色驱动机构连接；光源装置1发出光线，CMY混色组件2根据出光颜色要求，控制对应滤光片接入光路，光束形成对应颜色后进入效果组件3后出射。

CMY混色组件2还包括固定底架21，各滤光片分别与对应的混色驱动机构连接，混色驱动机构连接在固定底架21上；每个混色驱动机构均包括与一滤光片相对应的驱动传动机构、滑块22和导杆23，所述驱动传动机构与滑块22连接，滑块22可滑动地套设在导杆23上，所述各滤光片分别与对应的滑块22连接。

作为第一种优选方案，如图3所示，所述驱动传动机构包括驱动电机24、主动轮25、传动带26、从动轮27，主动轮25与驱动电机24的输出轴配合连接，从动轮27与固定组件连接，具体地，从动轮27可以通过轴承与另一驱动电机的输出轴配合连接；传动带26的一端与滑块22的一端连接，其另一端分别绕过主动轮25、从动轮27的外侧，延伸至滑块22的另一端，进而与滑块22的另一端连接。

作为第二种优选方案，所述驱动传动机构为丝杆电机，丝杆电机与滑块连接，通过丝杆电机的直线运动，可带动滤光片移入或移出光路，以实现其混色作用。

进一步的，如图4所示，所述光源装置为LED模组光源；所述LED模组光源包括沿光路依次设置的LED阵列11、透镜阵列12、光学积分元件13和聚焦透镜14，其中，LED阵列封装在散热基板上，透镜阵列上的各透镜分别与LED阵列上的各LED一一对应设置，所述透镜阵列用于将LED阵列上各LED发出的光汇聚合成一束合光，光学积分元件对光束进行初步均匀处理。所述光学积分元件为微透镜阵列；所述LED阵列为白光LED阵列。

对于镀膜厚度均匀的均匀区域与镀膜厚度不均匀的混色区域的位置的界定需要根据光源出光口的尺寸、光源出光角度、滤光片的尺寸、混色渐变行程要求及机械结构干涉等多个因素来决定的。

入射光源出光口的尺寸即决定了滤光片在完全打开时的位置，滤光片需处于不遮挡状态；同时在滤光片完全闭合时不能有由光源出射的光未通过滤光片直接进入其后的光学组件，且在滤光片在完全闭合时两片的中间部分需要预留均匀区域两片的非均匀区域没有重叠部分以实现全色效果。出光口的尺寸越大需要最终实现全色效果时的滤光片尺寸越大，混色渐变行程要求越宽，滤光片的尺寸也越大。同时对整个光学系统的外型尺寸限制往往会限制滤光片的尺寸大小，造成无法无限度实现大的渐变行程。

对于混色区域，其镀膜厚度的布局设计(图样设计)可根据实际需要设计，具体为：根据灯具选取的光源类型、经过光源后的光分布情况、滤光片的波段特性、滤光片与光源的距离，当然滤光片的混色均匀度与效果组件中的白光孔(GOBO)的位置也有密切的关系，效果组件中的白光孔(GOBO)位置的选取应是光能量最集中，光分布均匀度。光源类型不同，光源分布不同，其所需要的聚光光路的设计是不一样的，导致光线经过聚光镜后的光分布有很大区别；同时聚光光路设计不需要考虑像差，光线在经过镜头后沿光轴不同位置以及光轴同一点与光轴垂直平面光斑不同点的光分布的均匀性也有差异；滤光片可在可见波段内选取，但采用颜色相减原理，即普遍白光可以认为是红色、绿色、蓝色三种颜色混合而成，颜色相减既是在每种规格采用镀膜设计使RGB反射回其中一种颜色，透过其他两种颜色，故一般通常采用的滤光片通过光源透过的颜色分别为：品红、青色、黄色。因此根据人眼对以上三色的敏感程度确认三层滤光片的排布，通常人眼最敏感的颜色越靠近光源的位置，依次类推；同时虽然可以由以上可以推知品红是由蓝色和红色相加而得到的，但红色与蓝色的波段位置选取的不同，其透过品红滤光片后的颜色也是略有差异的，其会影响滤光片上的图案样式设计；通常在进行聚光透镜或反射镜设计时由于像差的存在，其汇聚点都不会是一个确定的位置的，而是一个范围，在这个范围内有光能量最集中的点，但可能均匀度较差，当然也有一个位置是光斑最均匀的位置，光能量可能就会略低，滤光片混色中效果组件的白光孔(GOBO)位置的均匀度也会影响整灯出来的光斑均匀效果。

所述效果组件包括图案盘组件、色片盘、棱镜组件等中的一个或多个。

本实用新型的光学系统还包括光学组件，所述光学组件包括沿光路依次设置的调焦组件41、镜头42等。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。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。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滤光片，包括基片及镀设于基片上的滤光膜，其特征在于，滤光膜包括均匀区域及混色区域，均匀区域上的滤光膜厚度均匀，混色区域上的滤光膜厚度不均匀，均匀区域上滤光膜的厚度大于或等于混色区域上滤光膜的厚度，混色区域中心区域的滤光膜的厚度比两翼区域的滤光膜的厚度大，所述混色区域设置在滤光片上首先接入光路的一侧。

2.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述混色区域上的滤光膜呈现为半弧形梳齿状图样，其中间部位区域A厚度较大，两侧区域B厚度较小。

3.根据权利要求1所述的滤光片，其特征在于，所述混色区域沿先后接入光路的方向上依次设置第一图样区域C、第二图样区域D、第三图样区域E以及设置在混色区域中间部位的中间图样区域F，第一图样区域C采用的是弧形梳齿状图样，第三图样区域E采用的是弧形雾化膜，第二图样区域D设置在第一图样区域C与第三图样区域E之间；其中，第一图样区域C的镀膜厚度比第二图样区域D的镀膜厚度大；中间图样区域F由与均匀区域相同厚度滤光膜的第一部分以及设置在接近光路一侧的梳齿状图样构成。

4.一种CMY混色组件，包括青色滤光片、品红色滤光片和黄色滤光片，所述各滤光片为权利要求1至3所述的滤光片。

5.一种带有权利要求4所述CMY混色组件的光学系统，包括沿光路依次设置的光源装置、所述CMY混色组件及效果组件，所述CMY混色组件中的各滤光片依次由上而下按层次错开设置，CMY混色组件还包括与各滤光片相对应的混色驱动机构，各滤光片分别与对应的混色驱动机构连接；光源装置发出光线，CMY混色组件根据出光颜色要求，控制对应滤光片接入光路，光束形成对应颜色后进入效果组件后出射。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述光源装置为LED模组光源。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述LED模组光源包括沿光路依次设置的LED阵列、透镜阵列、光学积分元件和聚焦透镜，其中，LED阵列封装在散热基板上，透镜阵列上的各透镜分别与LED阵列上的各LED一一对应设置，所述透镜阵列用于将LED阵列上各LED发出的光汇聚合成一束合光，光学积分元件对光束进行初步均匀处理。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述光学积分元件为微透镜阵列；所述LED阵列为白光LED阵列。