CN212322049U - 一种镜头和投影灯 - Google Patents

Abstract

本申请适用于光学成像技术领域，提供了一种镜头和投影灯，镜头包括沿光轴依次设置的准直透镜组和配光透镜组；准直透镜组具备正光焦度，包括第一准直透镜，以及设置于第一准直透镜和配光透镜组之间的第二准直透镜，用于将光源发出的发散光准直并会聚至配光透镜组；配光透镜组具备正光焦度，用于将光线按照预设的出光角度投射至配光透镜组背对准直透镜组的一侧，配光透镜组能够沿光轴平移以控制镜头的出光角度。在一定范围内沿光轴移动配光透镜组或者更换配光透镜组，能够改变镜头的出光角度，控制实像的大小和亮度，配置灵活，结构简单可靠；可以将绘有图案的透光片放置在准直透镜组和配光透镜组之间，能够防止光源发热损坏透光片。

Description

一种镜头和投影灯

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，特别涉及一种镜头和投影灯。

背景技术

目前，图案投影设备在拍照摄影和广告投放等领域获得日渐广泛应用，其原理在于通过定向的高强度照明，改变拍摄时的照明效果，通过利用光学透镜对光源发出的光线进行调整，可以实现图案的清晰投射，从而定向投射固定的图案。图案投影设备的实际使用情景是多种多样的，消费者希望在根据实际情况设计灯光场景时，图案投影设备具有足够的灵活性以适用于各种场景。

传统的图案投影设备由于其设计的针对性强，无法做到一种模式结构多处可用，必须根据不同的应用场景在设计上进行调整，方可对出光角度、照明亮度和景深范围等参数实现控制，灵活性差，由于图案投影设备有赖于结构复杂的光学镜头实现投影功能，其重新设计与制造的成本高昂。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种镜头，旨在解决传统的图案投影设备灵活性差，难以根据实际使用情景调整出光参数的技术问题。

本申请是这样实现的，一种镜头，包括沿光轴依次设置的准直透镜组和配光透镜组；所述准直透镜组和所述配光透镜组均具备正光焦度，所述准直透镜组包括第一准直透镜，以及设置于所述第一准直透镜和所述配光透镜组之间的第二准直透镜，所述准直透镜组用于将光源发出的发散光准直并会聚至所述配光透镜组，所述配光透镜组用于将光线按照预设的出光角度投射至所述配光透镜组背对所述准直透镜组的一侧，所述配光透镜组能够沿所述光轴平移以控制所述镜头的出光角度。

在本申请的一个实施例中，所述第一准直透镜采用具有正光焦度的非球面透镜，所述第二准直透镜采用具有正光焦度的球面透镜。

在本申请的一个实施例中，所述第一准直透镜的直径D1满足：50mm≤D1≤100mm，所述第二准直透镜的直径D2满足：70mm≤D2≤120mm。

在本申请的一个实施例中，所述配光透镜组包括具有至少一个具有负光焦度的第一配光透镜和至少一个具有正光焦度的第二配光透镜，所述第一配光透镜的焦距F3和直径D3满足：-5<F3/D3<-2.5，所述第二配光透镜的F4和直径D4满足：1.1<F3/D3<1.9。

在本申请的一个实施例中，所述第一配光透镜采用火石玻璃透镜，所述第二配光透镜采用冕玻璃透镜。

在本申请的一个实施例中，所述第一配光透镜的数量为一个，所述第二配光透镜的数量为一个，所述第一配光透镜贴合设置于所述第二配光透镜的正对所述准直透镜组的一侧。

在本申请的一个实施例中，所述第二配光透镜的数量为两个，所述第一配光透镜的数量为一个，所述第一配光透镜设置于两个所述第二配光透镜之间，且所述第一配光透镜贴合远离所述准直透镜组的第二配光透镜设置。

在本申请的一个实施例中，所述第二配光透镜的数量为两个，所述第一配光透镜的数量为两个，所述第一配光透镜和所述第二配光透镜一对一贴合设置，所述第一配光透镜设置于所述第二配光透镜的正对所述准直透镜组的一侧。

在本申请的一个实施例中，所述镜头还包括用于调整所述镜头的投影图案的透光片，所述透光片、所述准直透镜组和所述配光透镜组同光轴设置，所述透光片(3)采用切光片、色纸、gobo片中的任一种或其组合。

本申请的另一目的在于提供一种包括了如上所述的镜头的投影灯，还包括设置于所述准直透镜组背对所述配光透镜组的一侧的光源。

实施本申请的一种镜头，至少具有以下有益效果：

本实施例提供的镜头，准直透镜组和配光透镜组同光轴设置，准直透镜组将光源的光线会聚并向配光透镜组透射，配光透镜组将该光线折射并在投影面上成实像。这样，实际使用过程中，可以在一定范围内沿光轴移动配光透镜组，也可以根据实际情况更换配光透镜组，进而能够改变镜头的出光角度，控制实像的大小和亮度，配置灵活，结构简单可靠；可以将绘有图案的透光片放置在准直透镜组和配光透镜组之间，准直透镜组将光源的光线准直并照射透光片，透光片经过配光透镜组在投影面上成实像，这样一来，绘有图案的透光片设置在准直透镜组和配光透镜组之间，而非贴合光源放置，可以避免光源发热损坏透光片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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是本申请的一个实施例提供的镜头的结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的镜头的工作原理示意图；

图3是本申请的第一实施例提供的镜头的结构示意图；

图4是本申请的第二实施例提供的镜头的结构示意图；

图5是本申请的第三实施例提供的镜头的结构示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-准直透镜组；11-第一准直透镜；12-第二准直透镜；2-配光透镜组；21-第一配光透镜；22-第二配光透镜；3-透光片；4-光阑；5-光源；6-投影面。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种镜头，包括沿光轴依次设置的准直透镜组1和配光透镜组2；准直透镜组1和配光透镜组2均具备正光焦度，准直透镜组1包括第一准直透镜11，以及设置于第一准直透镜11和配光透镜组2之间的第二准直透镜12，准直透镜组1用于将光源5发出的发散光准直并会聚至配光透镜组2，配光透镜组2用于将光线按照预设的出光角度投射至配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧，配光透镜组2能够沿光轴平移以控制镜头的出光角度。

具体而言，本实施例提供的镜头是这样工作的：

请参阅图2，准直透镜组1具有正光焦度，光源5位于准直透镜组1的焦平面，经过准直透镜组1的准直，光源5的发散光变为平行光照射配光透镜组2；配光透镜组2具有正的光焦度，光源5的光线进一步经过配光透镜组2的折射后，被投射至配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧，最终在幕布、墙面或者地面等投影面6上成实像。进一步的，在配光透镜组2和准直透镜组1之间设置带有颜色的透光片3，或者绘有图案的透光片3，即可使得配光透镜组2向投影面6投射透光片3的实像，进而呈现不同的颜色或者图案。

实施本实施例提供的镜头，至少能够达到以下有益技术效果：

本实施例提供的镜头，准直透镜组1和配光透镜组2同光轴设置，准直透镜组1将光源5的光线会聚并向配光透镜组2透射，配光透镜组2将该光线折射并在投影面6上成实像。这样，实际使用过程中，可以在一定范围内沿光轴移动配光透镜组2，也可以根据实际情况更换配光透镜组2，进而能够改变镜头的出光角度，控制实像的大小和亮度，配置灵活，结构简单可靠；可以将绘有图案的透光片3放置在准直透镜组1和配光透镜组2之间，准直透镜组1将光源5的光线准直并照射透光片3，透光片3经过配光透镜组2在投影面6上成实像，这样一来，绘有图案的透光片3设置在准直透镜组1和配光透镜组2之间，而非贴合光源5放置，可以避免光源5发热损坏透光片3。

请参阅图1至图5，在本申请的一个实施例中，第一准直透镜11采用具有正光焦度的非球面透镜，第二准直透镜12采用具有正光焦度的球面透镜。具体而言，第一准直透镜11正对光源5的一面为平面，第一准直透镜11背对光源5的一面为非球面，以获得更高的数值孔径。

由于光源5贴近准直透镜组1放置，准直透镜组1需要具有高屈光度，高屈光度则必然伴随着球面像差和像散。第一准直透镜11采用非球面透镜，能够对准直透镜组1的球面像差和像散加以校正，使得准直透镜组1具有高数值孔径、高光通量的优点，同时仍然能够保持良好的图像质量。

在本申请的一个实施例中，第一准直透镜11的直径D1满足：50mm≤D1≤100mm；第二准直透镜12的直径D2满足：70mm≤D2≤120mm。第一准直透镜11的直径是与光源5的发光面面积相适配的，其直径可以根据光源5的尺寸，在50～100mm的合理范围内调整；第二准直透镜12进一步实现光线的准直与会聚，从而将光源5发出的光准直以照射配光透镜组2，并被配光透镜组2投射在投影面6上

请参阅图1至图5，在本申请的一个实施例中，配光透镜组2包括具有至少一个具有负光焦度的第一配光透镜21和至少一个具有正光焦度的第二配光透镜22，第一配光透镜21的焦距F3和直径D3满足：-5<F3/D3<-2.5，第二配光透镜22的F4和直径D4满足：1.1<F3/D3<1.9。

采用高折射率的第一配光透镜21和相对折射率较低的第二配光透镜22的组合，能够消除配光透镜组2的色差，避免透光片3处不同颜色的色光受到的折射效果不同，投影面6上呈现的实像能够更好的还原透光片3上的图案。

请参阅图1至图5，作为本实施例的一个具体方案，第一配光透镜21和第二配光透镜22一对一胶合设置，或者第一配光透镜21和第二配光透镜22贴合设置且其间隙小于0.5mm。

在本申请的一个实施例中，第一配光透镜21采用火石玻璃透镜，第二配光透镜22采用冕玻璃透镜。作为本实施例的一个具体方案，第一配光透镜21采用折射率大于1.65，阿贝数小于35的火石玻璃透镜；第二配光透镜22采用折射率为小于1.6，阿贝数大于60的冕玻璃透镜。第一配光透镜21的焦距大于第二配光透镜22的焦距，因此会对光线产生发散效果；由火石玻璃制成的第一配光透镜21，其色差值高于冕玻璃制成的第二配光透镜22，第一配光透镜21和第二配光透镜22的色差效果正负抵消，这样，配光透镜组2能够在按照预设的出光角度发散光线的同时，具备消除色差的效果。

请参阅图2至图5，在本申请的一个实施例中，镜头还包括用于调整镜头的配光亮度的光阑4，和用于调整镜头的投影图案的透光片3，光阑4和透光片3均设置于准直透镜组1和配光透镜组2之间，且透光片3设置于准直透镜组1的像平面。可以通过控制光阑4孔径的大小控制光阑4的光通量，进而控制镜头投射出的实像的亮度；透光片3的颜色与图案决定了配光透镜组2投射出的实像的颜色与图案，具体而言，透光片3可以是切光片、色纸或者gobo(图案)片等彩色或者绘有图案且透光的光学设备，也可以是切光片、色纸或者gobo(图案)片的组合。

当然，可以理解，对于透光片3中具有特定图案的元件，这些元件应当设置在准直透镜组1和配光透镜组2之间；对于透光片3中仅仅是涂有预设颜色的元件，这些元件可以设置在光源5正对准直透镜组1的一侧的任何位置。比如，透光片3包括绘有图案的GOBO片和用于改变色调的色纸，GOBO片设置于准直透镜组1和配光透镜组2之间，而色纸则可以是设置在准直透镜组1和配光透镜组2之间的，也可以是设置在配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧的，也可以是设置在光源5和准直透镜组1之间的。

应当理解，对于未设置有透光片3或者透光片3仅包括色纸、切光片等未绘制有图案的元件的方案，镜头仍然可以用于定向照明或者补光，此时，配光透镜组2的成像面更近，但是由于此时不需要清晰成像，所以此时配光透镜组2能够用于各种距离长度上的定向补光。

下面以若干具体实施例说明本申请提供的镜头的有益效果：

实施例一

请参阅图3，在本实施例中，包括沿光轴依次设置的准直透镜组1、透光片3和配光透镜组2；准直透镜组1包括具备正光焦度的第一准直透镜11和第二准直透镜12，其中第一准直透镜11采用非球面透镜，以消除准直透镜组1的球差。光源5放置在准直透镜组1背对配光透镜组2的一侧，准直透镜组1将光源5发出的发散光准直、会聚，并照射至配光透镜组2。配光透镜组2包括贴合设置的一个第一配光透镜21和一个第二配光透镜22，第一配光透镜21设置于第二配光透镜22的正对准直透镜组1的一侧，能够有效消除配光透镜组2的色差。第一配光透镜21具有负光焦度，第二配光透镜22具有正光焦度，配光透镜组2将光线按照预设的出光角度投射至配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧，在投影面6上呈现实像，配光透镜组2能够沿光轴平移，以控制镜头的出光角度。

在本实施例中，第一准直透镜11的直径为73mm，厚度为33.8mm；第二准直透镜12的直径为100mm，厚度为20.5mm；配光透镜组2直径为100mm；准直透镜组1和配光透镜组2的间距可以在221～272mm范围内调整，进而调整镜头的出光角度在19°附近灵活变换。

实施例二

请参阅图4，在本实施例中，包括沿光轴依次设置的准直透镜组1、透光片3和配光透镜组2；准直透镜组1包括具备正光焦度的第一准直透镜11和第二准直透镜12，其中第一准直透镜11采用非球面透镜，以消除准直透镜组1的球差。光源5放置在准直透镜组1背对配光透镜组2的一侧，准直透镜组1将光源5发出的发散光准直、会聚，并照射至配光透镜组2。配光透镜组2包括两个第二配光透镜22，以及设置于两个第二配光透镜22之间的一个第一配光透镜21，第一配光透镜21贴合远离准直透镜组1的第二配光透镜22设置，能够有效消除配光透镜组2的色差。第一配光透镜21具有负光焦度，第二配光透镜22具有正光焦度，配光透镜组2将光线按照预设的出光角度投射至配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧，在投影面6上呈现实像，配光透镜组2能够沿光轴平移，以控制镜头的出光角度。

在本实施例中，第一准直透镜11的直径为73mm，厚度为33.8mm；第二准直透镜12的直径为100mm，厚度为20.5mm；配光透镜组2直径为100mm；胶合于第二配光透镜22的第一配光透镜21，与另一个第二配光透镜22的距离为178mm；准直透镜组1和配光透镜组2的间距在77.5～128.5mm范围内调整，进而可以调整镜头的出光角度在26°附近灵活变换。

实施例三

请参阅图5，在本实施例中，包括沿光轴依次设置的准直透镜组1、透光片3和配光透镜组2；准直透镜组1包括具备正光焦度的第一准直透镜11和第二准直透镜12，其中第一准直透镜11采用非球面透镜，以消除准直透镜组1的球差。光源5放置在准直透镜组1背对配光透镜组2的一侧，准直透镜组1将光源5发出的发散光准直、会聚，并照射至配光透镜组2。配光透镜组2包括两个第一配光透镜21和一对一贴合第一配光透镜21设置的第二配光透镜22，第一配光透镜21设置于第二配光透镜22的正对准直透镜组1的一侧，能够有效消除配光透镜组2的色差。第一配光透镜21具有负光焦度，第二配光透镜22具有正光焦度，配光透镜组2将光线按照预设的出光角度投射至配光透镜组2背对准直透镜组1的一侧，在投影面6上呈现实像，配光透镜组2能够沿光轴平移，以控制镜头的出光角度。

在本实施例中，第一准直透镜11的直径为73mm，厚度为33.8mm；第二准直透镜12的直径为100mm，厚度为20.5mm；配光透镜组2直径为100mm；两组胶合的第一配光透镜21、第二配光透镜22之间的距离为51.7mm；准直透镜组1和配光透镜组2的间距在95.5～146mm范围内调整，进而可以调整镜头的出光角度在36°附近灵活变换。

以上实施例中所述的准直透镜组1和配光透镜组2的间距，指的是准直透镜组1最接近配光透镜组2的透镜和配光透镜组2最接近准直透镜组1的透镜之间的距离。以上实施例中，通过准直透镜组1收光准直，结合不同的配光透镜组2，能够实现多种大小清晰光斑效果。极大的提高了实际应用场景中镜头出光角度切换的灵活性，结构简单可靠，操作简易方便；同时透镜的材料、工艺成本低，具有极高的社会效益。

本申请的另一目的在于提供一种投影灯，其包括光源5，还包括设置于准直透镜组1背对配光透镜组2的一侧的光源5。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镜头，其特征在于，包括沿同一光轴依次设置的准直透镜组(1)和配光透镜组(2)；所述准直透镜组(1)和所述配光透镜组(2)均具备正光焦度，所述准直透镜组(1)包括第一准直透镜(11)，以及设置于所述第一准直透镜(11)和所述配光透镜组(2)之间的第二准直透镜(12)，所述准直透镜组(1)用于将光源(5)发出的发散光准直并会聚至所述配光透镜组(2)，所述配光透镜组(2)用于将光线按照预设的出光角度投射至所述配光透镜组(2)背对所述准直透镜组(1)的一侧，所述配光透镜组(2)能够沿所述光轴平移以控制所述镜头的出光角度。

2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第一准直透镜(11)采用具有正光焦度的非球面透镜，所述第二准直透镜(12)采用具有正光焦度的球面透镜。

3.如权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述第一准直透镜(11)的直径D1满足：50mm≤D1≤100mm，所述第二准直透镜(12)的直径D2满足：70mm≤D2≤120mm。

4.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述配光透镜组(2)包括具有至少一个具有负光焦度的第一配光透镜(21)和至少一个具有正光焦度的第二配光透镜，所述第一配光透镜(21)的焦距F3和直径D3满足：-5<F3/D3<-2.5，所述第二配光透镜的F4和直径D4满足：1.1<F3/D3<1.9。

5.如权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第一配光透镜(21)采用火石玻璃透镜，所述第二配光透镜采用冕玻璃透镜。

6.如权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第一配光透镜(21)的数量为一个，所述第二配光透镜的数量为一个，所述第一配光透镜(21)贴合设置于所述第二配光透镜的正对所述准直透镜组(1)的一侧。

7.如权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第二配光透镜的数量为两个，所述第一配光透镜(21)的数量为一个，所述第一配光透镜(21)设置于两个所述第二配光透镜之间，且所述第一配光透镜(21)贴合远离所述准直透镜组(1)的第二配光透镜设置。

8.如权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第二配光透镜的数量为两个，所述第一配光透镜(21)的数量为两个，所述第一配光透镜(21)和所述第二配光透镜一对一贴合设置，所述第一配光透镜(21)设置于所述第二配光透镜的正对所述准直透镜组(1)的一侧。

9.如权利要求1-8任一项所述的镜头，其特征在于，所述镜头还包括用于调整所述镜头的投影图案的透光片(3)，所述透光片(3)、所述准直透镜组(1)和所述配光透镜组(2)同光轴设置，所述透光片(3)采用切光片、色纸、gobo片中的任一种或其组合。

10.一种投影灯，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的镜头，还包括设置于所述准直透镜组(1)背对所述配光透镜组(2)的一侧的光源(5)。

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