太阳城集团

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一种LED可变焦成像灯的光学系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201310569109.2

申请日:

2013.11.15

公开号:

CN103631017A

公开日:

2014.03.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G02B 27/00变更事项:专利权人变更前:广州市浩洋电子有限公司变更后:广州市浩洋电子股份有限公司变更事项:地址变更前:511450 广东省广州市番禺区石基镇海涌路109号变更后:511450 广东省广州市番禺区石基镇海涌路109号|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 27/00申请日:20131115|||公开
IPC分类号: G02B27/00; G02B15/16; G02B7/00 主分类号: G02B27/00
申请人: 广州市浩洋电子有限公司
发明人: 蒋伟楷
地址: 511450 广东省广州市番禺区石基镇海涌路109号
优先权:
专利代理机构: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 林丽明
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310569109.2

授权太阳城集团号:

|||||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.03.15|||2016.01.06|||2014.04.09|||2014.03.12

法律状态类型:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种LED可变焦成像灯的光学系统,包括按照光路方向依次安装的LED光源模组、聚光组件、切割组件、变焦镜头组,所述构件的几何中心与主光轴A共线,所述聚光组件的焦点F1与变焦镜头组的焦点F2重合,所述变焦镜头组包括第一变焦镜头,光阑及第二变焦镜头,所述第一变焦镜头和第二变焦镜头能沿主光轴A的方向前后移动实现变焦,所述光阑设于第一变焦镜头和第二变焦镜头之间且通光孔径可调。本发明的光学系统可广泛应用于LED可变焦成像灯中,替代现有的多种不同角度的LED定焦成像灯及高能耗的卤素气泡光源成像灯。在变焦镜头组中设计可变光阑,可以有效的减少轴外像差,减少轴外杂散光的通过,使成像更清晰。

权利要求书

权利要求书
1.  一种LED可变焦成像灯的光学系统,包括按照光路方向依次安装的LED光源模组(1)、聚光组件(2)、切割组件(3)、变焦镜头组,所述构件的几何中心与主光轴A共线,所述聚光组件(2)的焦点F1与变焦镜头组的焦点F2重合,其特征在于,所述变焦镜头组包括第一变焦镜头(4)、光阑(5)和第二变焦镜头(6),所述第一变焦镜头(4)和第二变焦镜头(6)沿主光轴A的方向前后移动实现变焦,所述光阑(5)设于第一变焦镜头和第二变焦镜头之间且通光孔径可调。

2.  根据权利要求1所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述变焦镜头组的变焦范围在16°~30°之间连续可调。

3.  根据权利要求1所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述第一变焦镜头(4)的入射面为非球面,出射面的曲率半径为220~230mm,镜头中心轴厚度为8~15mm,镜头的有效直径为80~88mm。

4.  根据权利要求1所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述第二变焦镜头(6)为球面透镜,其入射面的曲率半径为1990~2010mm,出射面的曲率半径为280~290mm, 镜头中心轴厚度为8~15mm,镜头的有效直径为110~120mm。

5.  根据权利要求1所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述光阑(5)的通光孔径从0mm ~110mm连续可调。

6.  根据权利要求1所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述光阑(5)与聚光组件(2)的焦点F1沿主光轴的距离为135~150mm。

7.  根据权利要求1至6任一项所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述切割组件(3)设于聚光组件(2)的焦点F1的位置或其旁侧靠近焦点F1位置。

8.  根据权利要求7所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于,所述切割组件(3)包括四片切光片(31)、若干隔离板(32)、若干限位板(33)、切割架(34)、压板(35)、弹性元件(36),四片切光片(31)装设在切割架(34)上组合形成若干层切割结构,层与层之间分别通过隔离板(32)隔开,切割架(34)在对应切光片(31)外侧的位置上设有防止切光片在运动时脱离切割架(34)的限位板(33),所述切光片(31)和隔离板(32)通过压板(35)和弹性元件(36)固定在切割架(34)上。

9.  根据权利要求8所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于上述限位板(33)通过凹槽或凸缘(331)嵌入切割架(34)所设的凸缘或凹槽(341)上。

10.  根据权利要求8所述的LED可变焦成像灯的光学系统,其特征在于上述四片切光片(31)为每两个布置在同一个平面,形成两层式的切割结构;或每一片分别布置在不同的平面,形成四层式的切割结构;或把其中两片布置在同一个平面,另外两片分别布置在不同的平面,形成三层式的切割结构,层与层之间通过隔离板隔开。

说明书

说明书一种LED可变焦成像灯的光学系统
技术领域
本发明是一种LED可变焦成像灯的光学系统,属于LED成像灯的成像光学系统的创新技术。
背景技术
现有的舞台成像灯按光源主要分为卤素光源成像灯和LED成像灯。然而现有技术的卤素光源成像灯的整灯热量大,光效低,且无法实现调光,色温不可调。为解决卤素灯以上缺陷,业内人士开发了以LED作为光源的成像灯, LED灯具有节能环保,光效高,亮度高,寿命长、可控性强等优点被广泛应用于各种娱乐场所。为了降低成本,使LED成像灯与现有以卤素灯泡为光源的成像灯实现配件共用,要求在成像灯聚焦点F的光斑直径依然在60-80mm之间,给后期的镜头设计带来了很大的难度,许多企业不得不放弃了变焦系统,有少数企业虽然设计了变焦系统,但是变焦过程的图案清晰度远远达不到使用要求。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种在实现变焦的情况下使成像更清晰的LED可变焦成像灯的光学系统。本发明设计独特的变焦镜头组实现变焦功能,突破了光学设计技术难点,具有与定焦镜头可比拟的成像效果。
本发明的技术方案是:本发明的LED可变焦成像灯的光学系统,包括按照光路方向依次安装的LED光源模组、聚光组件、切割组件、变焦镜头组,所述构件的几何中心与主光轴A共线,所述聚光组件的焦点F1与变焦镜头组的焦点F2重合,所述变焦镜头组包括第一变焦镜头、光阑和第二变焦镜头,所述第一变焦镜头和第二变焦镜头沿主光轴A的方向前后移动实现变焦,所述光阑设于第一变焦镜头和第二变焦镜头之间且通光孔径可调。
上述切割组件包括四片切光片、若干隔离板、若干限位板、切割架,压板,弹性元件,四片切光片装设在切割架上组合形成若干层切割结构,层与层之间通过分别通过隔离板隔开,切割架在对应切光片外侧的位置上设有防止切光片在运动时脱离切割架的限位板,切光片和隔离板通过压板和弹性元件固定在切割架上。
上述四片切光片为每两个布置在同一个平面,形成两层式的切割结构;或每一片分别布置在不同的平面,形成四层式的切割结构;或把其中两片布置在同一个平面,另外两片分别布置在不同的平面,形成三层式的切割结构,层与层之间通过隔离板隔开。 
本发明变焦镜头组的第一变焦镜头入射面采用非球面结构,其表面弧度与普通球面镜片不同,可以很好的校正像差。光阑为通光孔径可调的可变光阑,即渐晕光阑,此类光阑可以减少周外像差,使GOBO图案处轴外点发出的本来可以通过光学系统的光束只能部分通过,减少周外杂散光的通过,使成像更清晰。在舞台成像灯中,本发明是首次将孔径光阑运用在成像灯的变焦系统中,实现了成像更清晰锐利的优点。本发明所要解决的问题是在以LED模组为光源的基础上,实现与现有成像灯配件共用的前提下,设计了变焦成像光学系统,变焦范围在16°~30°之间连续可调,可替代多台现有的定焦成像灯。本发明是一种设计巧妙,性能优良,方便实用的LED可变焦成像灯的光学系统。
附图说明
图1为本发明的最小光斑光路示意图;
图2为本发明的最大光斑光路示意图;
图3为本发明中切割组件的立体图;
图4为本发明中切割组件的结构分解图;
图5为本发明中切割架的立体图;
图6为本发明中限位板的立体图;
图7为本发明中光阑的立体图。
具体实施方式
实施例:
如图1至图2所示,本发明的LED可变焦成像灯的光学系统,包括按照光路方向依次安装的LED光源模组1、聚光组件2、切割组件3、变焦镜头组,所述构件的几何中心与主光轴A共线,其中,聚光组件2的焦点F1与变焦镜头组的焦点F2重合,变焦镜头组包括第一变焦镜头4、光阑5和第二变焦镜头6,第一变焦镜头4和第二变焦镜头6沿主光轴A的方向前后移动实现变焦,光阑5设于第一变焦镜头4和第二变焦镜头6之间且通光孔径可调。
变焦镜头组的变焦范围在16°~30°之间连续可调。
第一变焦镜头4的入射面为非球面,出射面的曲率半径为220~230mm,镜头中心轴厚度为8~15mm,镜头的有效为直径80~88mm。
第一变焦镜头4入射面采用非球面结构,其表面弧度与普通球面镜片不同,可以很好的校正像差。由于成像灯镜片数量的限制,采用非球面结构可以很好的减少镜片数量,同时得到更大倍率的变焦系统,采用非球面技术设计的光学系统,可消除球差,慧差,像散,场曲,减少光能损失,从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性。本实施例中,第一变焦镜头4的出射面的曲率半径为222.2mm,镜片厚度10mm,镜头直径85mm。
第二变焦镜头6为球面透镜,其入射面的曲率半径为1990~2010mm,出射面的曲率半径为280~290mm, 镜头中心轴厚度为8~15mm,镜头的有效直径为110~120mm。
如图7所示,光阑5的通光孔径从0mm ~110mm连续可调。
光阑5与聚光组件2的焦点F1及变焦镜头组的焦点F2沿主光轴的距离为135~150mm。
切割组件3设于聚光组件2的焦点F1的位置或其旁侧靠近F1的位置。
本发明采用的LED光源模组1的功率是250W,由高功率的LED芯片封装,其白光光通量最大可以达到11000lm以上,同时实现色温在2800K-6500K范围内线性可调功能,光源的显色指数可达到90以上,现以LED为光源的灯具显色指数都较低,这是与LED自身的光学特性所决定的,LED发出的光谱是不连续的,所以出射的光会缺少某一些光谱成分,导致光源的显色指数低,成像还原度低。本发明相对市面上以LED为光源的灯具具有了很大的优势,同时具有高亮与高显的特性。
如图3至图6所示,切割组件3包括四片切光片31、若干隔离板32、若干限位板33、切割架34、压板35、弹性元件36,四片切光片31装设在切割架34上组合形成若干层切割结构,层与层之间通过分别通过隔离板32隔开,切割架34在对应切光片31外侧的位置上设有防止切光片在运动时脱离切割架34的限位板33,切光片31和隔离板32通过压板35和弹性元件36固定在切割架34上。
限位板33通过凹槽或凸缘331嵌入切割架34所设的凸缘或凹槽341上。
四片切光片31为每两个布置在同一个平面,形成两层式的切割结构;或每一片分别布置在不同的平面,形成四层式的切割结构, 四层式的切割虽然占空间大,成本高,不过控制最灵活;或把其中两片布置在同一个平面,另外两片分别布置在不同的平面,形成三层式的切割结构,层与层之间通过隔离板隔开。在本实施例中采用的是三层式的切割系统。 
本实施例中,为了与市面上通用的成像灯的配件如图案架,光圈等实现共用,方便客户能及时更换,聚光组件2的焦点位置F1的通光孔直径设计为70mm。 通光孔直径决定镜头设计的难易和复杂程度,在聚焦点光线出射角度大约46°,所设计为大孔径大视场的光学系统。  
光束通过第一变焦镜头4后经过光阑5,即渐晕光阑,其通光孔经的变化范围在0mm-110mm内连续可调。渐晕光阑可拦截轴外点光束,使其孔径角小于轴上物点孔径角,可提高轴外点的成像质量。在实现16度到30度变焦范围内,可调节渐晕光阑的直径大小,控制轴外点光束的成像效果,在最大程度满足成像清晰的前提下尽可能达到最大的光通量,在对成像要求不高的场合可将光阑直径调到最大,实现高输出光通量。
经过光阑5后通过第二变焦镜头6,本实施例中,第二变焦镜头6的入射面的曲率半径为2000mm,出射面的曲率半径为285.7mm,镜片入射面到出射面的距离为10mm,镜头直径为116mm。
太阳城集团本发明的光路系统,可实现16°到30°出光角度调节,在最小出光角度时整灯输出光通量可达9500lm以上,最大出光角度时整灯输出光通量可达7500lm以上。同时可满足色温在2800K-6500K范围可调,满足不同场合下舞台灯的需要,可替代现有的最常用的16°到30°之间任意角度的定焦成像灯。

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