Led可變焦成像燈的光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，包括按照光路方向依次安裝的LED光源模組、聚光組件、切割組件、變焦鏡頭組，所述構(gòu)件的幾何中心與主光軸A共線，所述聚光組件的焦點F1與變焦鏡頭組的焦點F2重合，所述變焦鏡頭組包括第一變焦鏡頭,光闌及第二變焦鏡頭，所述第一變焦鏡頭和第二變焦鏡頭能沿主光軸A的方向前后移動實現(xiàn)變焦，所述光闌設(shè)于第一變焦鏡頭和第二變焦鏡頭之間且通光孔徑可調(diào)。本實用新型的光學系統(tǒng)可廣泛應用于LED可變焦成像燈中，替代現(xiàn)有的多種不同角度的LED定焦成像燈及高能耗的鹵素氣泡光源成像燈。在變焦鏡頭組中設(shè)計可變光闌，可以有效的減少軸外像差，減少軸外雜散光的通過，使成像更清晰。
【專利說明】LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，屬于LED成像燈的成像光學系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的舞臺成像燈按光源主要分為鹵素光源成像燈和LED成像燈。然而現(xiàn)有技術(shù)的鹵素光源成像燈的整燈熱量大，光效低，且無法實現(xiàn)調(diào)光，色溫不可調(diào)。為解決鹵素燈以上缺陷，業(yè)內(nèi)人士開發(fā)了以LED作為光源的成像燈，LED燈具有節(jié)能環(huán)保，光效高，亮度高，壽命長、可控性強等優(yōu)點被廣泛應用于各種娛樂場所。為了降低成本，使LED成像燈與現(xiàn)有以鹵素燈泡為光源的成像燈實現(xiàn)配件共用，要求在成像燈聚焦點F的光斑直徑依然在60-80mm之間，給后期的鏡頭設(shè)計帶來了很大的難度，許多企業(yè)不得不放棄了變焦系統(tǒng)，有少數(shù)企業(yè)雖然設(shè)計了變焦系統(tǒng)，但是變焦過程的圖案清晰度遠遠達不到使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種在實現(xiàn)變焦的情況下使成像更清晰的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)。本實用新型設(shè)計獨特的變焦鏡頭組實現(xiàn)變焦功能，突破了光學設(shè)計技術(shù)難點，具有與定焦鏡頭可比擬的成像效果。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，包括按照光路方向依次安裝的LED光源模組、聚光組件、切割組件、變焦鏡頭組，所述構(gòu)件的幾何中心與主光軸A共線,所述聚光組件的焦點Fl與變焦鏡頭組的焦點F2重合,所述變焦鏡頭組包括第一變焦鏡頭、光闌和第二變焦鏡頭，所述第一變焦鏡頭和第二變焦鏡頭沿主光軸A的方向前后移動實現(xiàn)變焦，所述光闌設(shè)于第一變焦鏡頭和第二變焦鏡頭之間且通光孔徑可調(diào)。
[0005]上述切割組件包括四片切光片、若干隔離板、若干限位板、切割架，壓板，彈性元件，四片切光片裝設(shè)在切割架上組合形成若干層切割結(jié)構(gòu)，層與層之間通過分別通過隔離板隔開，切割架在對應切光片外側(cè)的位置上設(shè)有防止切光片在運動時脫離切割架的限位板，切光片和隔離板通過壓板和彈性元件固定在切割架上。
[0006]上述四片切光片為每兩個布置在同一個平面，形成兩層式的切割結(jié)構(gòu)；或每一片分別布置在不同的平面，形成四層式的切割結(jié)構(gòu)；或把其中兩片布置在同一個平面，另外兩片分別布置在不同的平面，形成三層式的切割結(jié)構(gòu)，層與層之間通過隔離板隔開。
[0007]本實用新型變焦鏡頭組的第一變焦鏡頭入射面采用非球面結(jié)構(gòu)，其表面弧度與普通球面鏡片不同，可以很好的校正像差。光闌為通光孔徑可調(diào)的可變光闌，即漸暈光闌，此類光闌可以減少周外像差，使GOBO圖案處軸外點發(fā)出的本來可以通過光學系統(tǒng)的光束只能部分通過，減少周外雜散光的通過，使成像更清晰。在舞臺成像燈中，本實用新型是首次將孔徑光闌運用在成像燈的變焦系統(tǒng)中，實現(xiàn)了成像更清晰銳利的優(yōu)點。本實用新型所要解決的問題是在以LED模組為光源的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)與現(xiàn)有成像燈配件共用的前提下，設(shè)計了變焦成像光學系統(tǒng)，變焦范圍在16°?30°之間連續(xù)可調(diào)，可替代多臺現(xiàn)有的定焦成像燈。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型的最小光斑光路示意圖；
[0009]圖2為本實用新型的最大光斑光路示意圖；
[0010]圖3為本實用新型中切割組件的立體圖；
[0011]圖4為本實用新型中切割組件的結(jié)構(gòu)分解圖；
[0012]圖5為本實用新型中切割架的立體圖；
[0013]圖6為本實用新型中限位板的立體圖；
[0014]圖7為本實用新型中光闌的立體圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例:
[0016]如圖1至圖2所示，本實用新型的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，包括按照光路方向依次安裝的LED光源模組1、聚光組件2、切割組件3、變焦鏡頭組，所述構(gòu)件的幾何中心與主光軸A共線，其中，聚光組件2的焦點Fl與變焦鏡頭組的焦點F2重合，變焦鏡頭組包括第一變焦鏡頭4、光闌5和第二變焦鏡頭6，第一變焦鏡頭4和第二變焦鏡頭6沿主光軸A的方向前后移動實現(xiàn)變焦，光闌5設(shè)于第一變焦鏡頭4和第二變焦鏡頭6之間且通光孔徑可調(diào)。
[0017]變焦鏡頭組的變焦范圍在16°?30°之間連續(xù)可調(diào)。
[0018]第一變焦鏡頭4的入射面為非球面，出射面的曲率半徑為220?230mm，鏡頭中心軸厚度為8?15mm,鏡頭的有效為直徑80?88mm。
[0019]第一變焦鏡頭4入射面采用非球面結(jié)構(gòu)，其表面弧度與普通球面鏡片不同，可以很好的校正像差。由于成像燈鏡片數(shù)量的限制，采用非球面結(jié)構(gòu)可以很好的減少鏡片數(shù)量，同時得到更大倍率的變焦系統(tǒng)，采用非球面技術(shù)設(shè)計的光學系統(tǒng)，可消除球差，慧差，像散，場曲，減少光能損失，從而獲得高質(zhì)量的圖像效果和高品質(zhì)的光學特性。本實施例中，第一變焦鏡頭4的出射面的曲率半徑為222.2mm,鏡片厚度10mm，鏡頭直徑85mm。
[0020]第二變焦鏡頭6為球面透鏡，其入射面的曲率半徑為1990?2010mm，出射面的曲率半徑為280?290mm，鏡頭中心軸厚度為8?15mm，鏡頭的有效直徑為110?120mm。
[0021]如圖7所示,光闌5的通光孔徑從Omm?IlOmm連續(xù)可調(diào)。
[0022]光闌5與聚光組件2的焦點Fl及變焦鏡頭組的焦點F2沿主光軸的距離為135?150mmo
[0023]切割組件3設(shè)于聚光組件2的焦點Fl的位置或其旁側(cè)靠近Fl的位置。
[0024]本實用新型采用的LED光源模組I的功率是250W，由高功率的LED芯片封裝，其白光光通量最大可以達到IlOOOlm以上，同時實現(xiàn)色溫在2800K-6500K范圍內(nèi)線性可調(diào)功能，光源的顯色指數(shù)可達到90以上，現(xiàn)以LED為光源的燈具顯色指數(shù)都較低，這是與LED自身的光學特性所決定的，LED發(fā)出的光譜是不連續(xù)的，所以出射的光會缺少某一些光譜成分，導致光源的顯色指數(shù)低，成像還原度低。本實用新型相對市面上以LED為光源的燈具具有了很大的優(yōu)勢，同時具有高亮與高顯的特性。
[0025]如圖3至圖6所示，切割組件3包括四片切光片31、若干隔離板32、若干限位板33、切割架34、壓板35、彈性元件36，四片切光片31裝設(shè)在切割架34上組合形成若干層切割結(jié)構(gòu)，層與層之間通過分別通過隔離板32隔開，切割架34在對應切光片31外側(cè)的位置上設(shè)有防止切光片在運動時脫離切割架34的限位板33，切光片31和隔離板32通過壓板35和彈性元件36固定在切割架34上。
[0026]限位板33通過凹槽或凸緣331嵌入切割架34所設(shè)的凸緣或凹槽341上。
[0027]四片切光片31為每兩個布置在同一個平面，形成兩層式的切割結(jié)構(gòu)；或每一片分別布置在不同的平面，形成四層式的切割結(jié)構(gòu)，四層式的切割雖然占空間大，成本高，不過控制最靈活；或把其中兩片布置在同一個平面，另外兩片分別布置在不同的平面，形成三層式的切割結(jié)構(gòu)，層與層之間通過隔離板隔開。在本實施例中采用的是三層式的切割系統(tǒng)。
[0028]本實施例中，為了與市面上通用的成像燈的配件如圖案架，光圈等實現(xiàn)共用，方便客戶能及時更換，聚光組件2的焦點位置Fl的通光孔直徑設(shè)計為70mm。通光孔直徑?jīng)Q定鏡頭設(shè)計的難易和復雜程度，在聚焦點光線出射角度大約46°，所設(shè)計為大孔徑大視場的光學系統(tǒng)。
[0029]光束通過第一變焦鏡頭4后經(jīng)過光闌5，即漸暈光闌，其通光孔經(jīng)的變化范圍在Omm-1lOmm內(nèi)連續(xù)可調(diào)。漸暈光闌可攔截軸外點光束，使其孔徑角小于軸上物點孔徑角，可提高軸外點的成像質(zhì)量。在實現(xiàn)16度到30度變焦范圍內(nèi)，可調(diào)節(jié)漸暈光闌的直徑大小，控制軸外點光束的成像效果，在最大程度滿足成像清晰的前提下盡可能達到最大的光通量，在對成像要求不高的場合可將光闌直徑調(diào)到最大，實現(xiàn)高輸出光通量。
[0030]經(jīng)過光闌5后通過第二變焦鏡頭6，本實施例中，第二變焦鏡頭6的入射面的曲率半徑為2000mm，出射面的曲率半徑為285.7mm，鏡片入射面到出射面的距離為10mm，鏡頭直徑為116mm。
[0031]本實用新型的光路系統(tǒng)，可實現(xiàn)16°到30°出光角度調(diào)節(jié)，在最小出光角度時整燈輸出光通量可達95001m以上，最大出光角度時整燈輸出光通量可達75001m以上。同時可滿足色溫在2800K-6500K范圍可調(diào)，滿足不同場合下舞臺燈的需要，可替代現(xiàn)有的最常用的16°到30°之間任意角度的定焦成像燈。
【權(quán)利要求】
1.一種LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，包括按照光路方向依次安裝的LED光源模組(I)、聚光組件(2)、切割組件(3)、變焦鏡頭組，所述構(gòu)件的幾何中心與主光軸A共線，所述聚光組件(2)的焦點Fl與變焦鏡頭組的焦點F2重合,其特征在于,所述變焦鏡頭組包括第一變焦鏡頭(4)、光闌(5 )和第二變焦鏡頭(6 )，所述第一變焦鏡頭(4)和第二變焦鏡頭(6 )沿主光軸A的方向前后移動實現(xiàn)變焦，所述光闌(5)設(shè)于第一變焦鏡頭和第二變焦鏡頭之間且通光孔徑可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述變焦鏡頭組的變焦范圍在16°?30°之間連續(xù)可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一變焦鏡頭(4)的入射面為非球面，出射面的曲率半徑為220?230mm，鏡頭中心軸厚度為8?15mm，鏡頭的有效直徑為80?88mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第二變焦鏡頭(6)為球面透鏡，其入射面的曲率半徑為1990?2010mm，出射面的曲率半徑為280?290mm,鏡頭中心軸厚度為8?15mm,鏡頭的有效直徑為110?120mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光闌(5)的通光孔徑從Omm?IlOmm連續(xù)可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光闌(5)與聚光組件(2)的焦點Fl沿主光軸的距離為135?150mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述切割組件(3)設(shè)于聚光組件(2)的焦點Fl的位置或其旁側(cè)靠近焦點Fl位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于，所述切割組件(3)包括四片切光片(31)、若干隔離板(32)、若干限位板(33)、切割架(34)、壓板(35)、彈性元件(36)，四片切光片(31)裝設(shè)在切割架(34)上組合形成若干層切割結(jié)構(gòu)，層與層之間分別通過隔離板(32)隔開，切割架(34)在對應切光片(31)外側(cè)的位置上設(shè)有防止切光片在運動時脫離切割架(34)的限位板(33)，所述切光片(31)和隔離板(32)通過壓板(35)和彈性元件(36)固定在切割架(34)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于上述限位板(33)通過凹槽或凸緣(331)嵌入切割架(34)所設(shè)的凸緣或凹槽(341)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED可變焦成像燈的光學系統(tǒng)，其特征在于上述四片切光片(31)為每兩個布置在同一個平面，形成兩層式的切割結(jié)構(gòu)；或每一片分別布置在不同的平面，形成四層式的切割結(jié)構(gòu)；或把其中兩片布置在同一個平面，另外兩片分別布置在不同的平面，形成三層式的切割結(jié)構(gòu)，層與層之間通過隔離板隔開。
【文檔編號】G02B15/16GK203561795SQ201320720674
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】蔣偉楷 申請人:廣州市浩洋電子有限公司