專利名稱：光學組件的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少一個光源和一光形成裝置的光學組件和方 法，所述光源產(chǎn)生進入光形成裝置的光束，所述光形成裝置至少包括用于 改變?nèi)肷涞角爸猛哥R的光線的角度和空間分布的光偏轉(zhuǎn)裝置。
背景技術(shù)：
US 6，808，969 B2涉及一種i殳計成具有產(chǎn)生多束匯聚光線的正光焦度透 鏡的第一多透鏡陣列，以及設計成具有產(chǎn)生多束準直光線的負光焦度透鏡 的第二多透鏡陣列，在兩多透鏡陣列之間具有某一最優(yōu)間隔.隨著兩多透 鏡陣列間的軸向間隔的增加，整個光束的發(fā)散度增加。位于透鏡周圍的黑 色遮光體通過將光轉(zhuǎn)化成熱量而減少有效的光學效果。US20050135106A1涉及一種菲涅耳透鏡聚光燈，其包括具有可調(diào)節(jié)的 孔徑角的出射光線束、反射鏡、燈及至少一個菲涅爾透鏡，其中，所述至 少一個菲涅耳透鏡具有漫射屏。所述菲涅耳透鏡聚光燈形成出射光線束的 可調(diào)節(jié)的孔徑角。所述菲涅耳透鏡聚光燈優(yōu)選包括橢球面反射鏡、燈和至 少一個菲涅耳透鏡，以提供均勻照明的光場，其中所述菲涅耳透鏡具有漫 射屏。為了實現(xiàn)變焦效果，如上所述，反射鏡、燈或前置透鏡是可移動的。 在搖頭燈具中移動較重的部件非常重要，因為質(zhì)心在光學組件的工作過程 中被移動。前置透鏡、燈或反射鏡的移動可導致光學組件內(nèi)部空氣流的變化。前 置透鏡的移動可導致光學組件內(nèi)空氣流的變化。5發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種具有可變的發(fā)散角的光學組件，其中，主 要的/大的光學部件相對于用于實現(xiàn)光學組件的支架機械地固定，其質(zhì)心在 工作過程中僅< 1地變化。另 一 目的在于實現(xiàn)一種僅為了冷卻而在外殼上 具有開口的封閉的光學組件，這可實現(xiàn)成具有固定的前置透鏡。發(fā)明描述可通過如開頭部分所述的光學組件實現(xiàn)所述目的一一如果所述光偏轉(zhuǎn) 裝置在第一位置使光束匯聚到前置透鏡的中心部分以產(chǎn)生寬角度的光束， 所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第二位置使光束在基本整個前置透鏡上分布以產(chǎn)生窄角 度的光束，所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第一和第二位置間可移動，以及所述光偏轉(zhuǎn) 裝置能夠在第一和第二位置之間在不同位置上工作.由于內(nèi)部的光偏轉(zhuǎn)裝置，前置透鏡無需可移動。另外，反射鏡和光源 保持在固定但可調(diào)節(jié)的位置上。這可造成不變的對光學部件周圍的空氣流 的控制。所述光偏轉(zhuǎn)裝置可在一封閉體積中工作。這樣便減少了在光學部 件表面聚集的灰塵。此外，前置透鏡可^^改置成4吏得前置透鏡的背面成為 封閉容積的一部分。所述光學組件可用于舞臺上的搖頭燈具，或者可用于 泛光燈/探照燈。所述光偏轉(zhuǎn)裝置可通過第一致動裝置定位在第一和第二位置之間。所 述致動裝置可通過計算機裝置進行控制，該計算機裝置可控制燈內(nèi)的其它 活動。優(yōu)選地，所述前置透鏡可具有其光學性質(zhì)與前置透鏡的周邊部分不同 的中心部分。這樣^_可實現(xiàn)非常有效的洗墻燈變焦系統(tǒng)。前置透鏡的中心部分可形成為具有根據(jù)在中心部分的位置而變化的光 學特性。這可在光偏轉(zhuǎn)裝置在笫 一和第二位置間移動時造成所得到的光束 的柔和的變化。在前置透鏡的中心部分之后放置另外的光學部件，以在前置透鏡的中 心部分獲得不同的光學性質(zhì)。因此可使用普通的前置透鏡。這樣，僅通過替換或移除另外的光學部件便能夠改變光學組件的特性。所述另外的光學 部件可具有與前置透鏡相比較小的直徑。此類部件較廉價且重量較輕。生 產(chǎn)此類部件的工具加工成本與整個前置透鏡的工具加工成本相比也較小。所述另外的光學部件可放置在前置透鏡的中心部分之后，并可通過第 二致動裝置移進和移出光束。這樣，該另外的光學部件可在光束中工作， 或者在其它情況下被移到光束之外而不產(chǎn)生效果。從而實現(xiàn)所述光學組件 的特性可在發(fā)散角范圍和光分布可不同的不同^^式下發(fā)生作用。所述前置透鏡的中心部分可形成為漫射透鏡。造成洗墻燈變焦的有效 方法是使光偏轉(zhuǎn)裝置與具有中心漫射區(qū)域的前置透鏡相結(jié)合。如果變焦系 統(tǒng)處于使光線在前置透鏡的中心漫射區(qū)域匯聚的位置，則傳播通過漫射透鏡的光線發(fā)散成寬的角度。如果光偏轉(zhuǎn)裝置被置于與4^目反的位置，則光 線入射到前置透鏡的整個區(qū)域，且僅有限量光線穿過前置透鏡的漫射中心 部段?？蛇x擇地，所述前置透鏡的中心部分可以是具有球形或非球形表面的 普通透鏡，此時，可在前置透鏡的中心部分之后放置漫射透鏡。所述光偏轉(zhuǎn)裝置可包括至少 一個菲涅耳透鏡。菲涅耳透鏡使用便宜， 且減小了透鏡的重量。通過使用菲涅耳透鏡，減小了光偏轉(zhuǎn)裝置的可移動 的質(zhì)量。所述光偏轉(zhuǎn)裝置還可包括至少一個透鏡，其表面可被描述為總體非球 面的，球面表面包括在其中作為特例。通過使用至少一個總體非球面的透 鏡，光偏轉(zhuǎn)裝置可使光束到前置透鏡的中心部分的匯聚與使用菲涅耳透鏡 相比更加受到限定。所述光偏轉(zhuǎn)裝置可由多個透鏡組成，這些透鏡表面是 總體非球面的。光偏轉(zhuǎn)裝置中的一個或多個或有時全部部件都可以是菲涅 耳透鏡，這將得到輕質(zhì)量的光偏轉(zhuǎn)裝置。根據(jù)一優(yōu)選實施例，漫射透鏡可與光偏轉(zhuǎn)裝置機械地連接，其中，所 述漫射透鏡可通過第二致動裝置移進和移出光束。通過將漫射透鏡與光偏 轉(zhuǎn)裝置相結(jié)合放置，漫射透鏡可,皮移進光束而不考慮光偏轉(zhuǎn)裝置的位置。 從而實現(xiàn)所述漫射透鏡可以來自光學組件的所有光線角度工作。作為替換，光偏轉(zhuǎn)裝置可與一旋轉(zhuǎn)的光束形成部件機械地連接，其中， 所述旋轉(zhuǎn)的光束形成部件可通過第三致動裝置移進和移出光束。另外，如 前所述，旋轉(zhuǎn)的光束形成部件可應用成不考慮光偏轉(zhuǎn)裝置的位置。才艮據(jù)開頭所述的用于形成光束的方法，所述光偏轉(zhuǎn)裝置可在第一位置使光束匯聚到前置透鏡的中心部分，以產(chǎn)生寬角度的光束；所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第二位置可使光束在幾乎整個前置透鏡上發(fā)散，以產(chǎn)生窄角度的光束;并且所述光偏轉(zhuǎn)裝置通過第一致動裝置在第一位置和第二位置之間可移 動。所述光偏轉(zhuǎn)裝置的與洗墻燈相結(jié)合的使用使得能夠改變輸出光線的角度。為了發(fā)生這種改變，光學組件質(zhì)心僅被eW地移動。只有透鏡形狀的、 具有相對較小的直徑的光學部件需要被相對于前置透鏡移動。通過只移動 內(nèi)部的光學部件，能夠?qū)⒐鈱W組件制造成大致封閉的單元。這樣，流動通 過光學組件的空氣可4皮控制，這意味著，可以阻止或至少減少從外部流過 光偏轉(zhuǎn)裝置和前置透鏡背面的空氣。從而減少了清潔內(nèi)部部件的需要.光學組件可包括至少一個形成進入光形成裝置的光束的可調(diào)節(jié)的光 源，所述光學組件包括前置透鏡，其中所述光形成裝置至少包括用于改 變光束在穿過前置透鏡之后的光角度的光偏轉(zhuǎn)裝置；所述光偏轉(zhuǎn)裝置優(yōu)選 地包括可與光偏轉(zhuǎn)裝置的周邊部分不同的中心部分；所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第 一位置可使在前置透鏡前方的光束中的角分布發(fā)散，以產(chǎn)生寬角度的光束； 所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第二位置，光束不受光偏轉(zhuǎn)裝置作用以產(chǎn)生窄角度的光 束；所述光偏轉(zhuǎn)裝置與第一致動裝置相連；所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第一和第二 位置之間可移動。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)可使用非常普通的前置透鏡，因為該普 通的前置透鏡與光偏轉(zhuǎn)裝置協(xié)同工作一一所述光偏轉(zhuǎn)裝置在一位置起作用 以使恰好位于前置透鏡前方的光線穿過可使光線漫射的光偏轉(zhuǎn)裝置。只有 非常小的一部分光線將不變化地穿過光偏轉(zhuǎn)裝置。在相反位置，光偏轉(zhuǎn)裝 置將^皮移到其基本不產(chǎn)生效果的位置，并且，光學組件將產(chǎn)生較窄角度的 光束。通過移動致動裝置，在光線幾乎全部漫射以及其產(chǎn)生較窄角度的光 束的其它情形之間的所有位置，將能夠在兩個位置之間找到使輸出光束可 以極小的幅度在兩種情形之間變化的任何組合。所述光偏轉(zhuǎn)裝置可形成為漫射透鏡，該漫射透鏡可包括一 中心開口 ， 在光偏轉(zhuǎn)裝置的第二位置，光束穿過所述開口以產(chǎn)生窄角度的光束。從而 可以實現(xiàn)漫射透鏡在窄位置完全沒有影響。在相反位置，只有非常小一部 分(光束)將穿過漫射透鏡中的中心開口，這樣，這些光線將不改變輸出 光束作為漫射光束的印象。所述漫射透鏡可設計成具有根據(jù)到漫射透鏡中心的軸向距離而變化的 光學特性。由此可實現(xiàn)不同情形之間的非常柔和的變化。例如，漫射透鏡 可在其中心部分具有星形開口 ，其中所述星形使得位于漫射元件之間的開 口達漫射透鏡的某一直徑。


圖1示出光學組件位于第一位置，圖2示出圖1所示的光學組件位于第二位置，圖3示出光偏轉(zhuǎn)裝置的第三位置，圖4示出前置透鏡的一可能的實施例，圖5示出包括菲涅耳部段的前置透鏡，圖6示出具有與光偏轉(zhuǎn)裝置相結(jié)合放置的漫射透鏡的前置透鏡， 圖7示出前置透鏡和光偏轉(zhuǎn)裝置，圖8示出本發(fā)明第二實施例中處于窄的情形下的光學組件，以及 圖9同樣示出與圖8相同的光學組件，但處于寬位置下。
具體實施方式
圖1示出光學組件2，其包括相對于反射鏡6放置的燈4。在光學組件 2的前端放置有前置透鏡8。在反射鏡6和前置透鏡8之間放置有包括至少 透鏡14、 16和18的光偏轉(zhuǎn)裝置12。前置透鏡8包括中心區(qū)域20，中心區(qū) 域20具有與透鏡在圍繞中心區(qū)域的區(qū)域中不同的光學特性。在工作中，反 射鏡6反射從燈4發(fā)出的光線，以使光線在光偏轉(zhuǎn)裝置12中匯聚。在光線 進入光偏轉(zhuǎn)裝置之前，可經(jīng)過色彩改變裝置或光學效果元件。離開光偏轉(zhuǎn)裝置12的光線發(fā)散，從而造成前置透鏡8的基本整個背面被照亮。前置透 鏡使光線匯聚，從而相對較窄的光束離開光學組件2。圖2示出如圖1所示的光學組件。唯一的區(qū)別在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置 ,皮朝向前置透鏡8的方向移動。在工作中，離開光偏轉(zhuǎn)裝置的光線僅入射到前置透鏡8的一部分。這 樣，前置透鏡使光線發(fā)散以照亮光學組件2前方更大面積。圖3示出光偏轉(zhuǎn)裝置12的第三位置。其他部件與圖l和圖2中的部件 相同。在工作中，離開光偏轉(zhuǎn)裝置的光線僅入射到前置透鏡8的中心部分20。 由于前置透鏡的中心部分具有與透鏡其余部分不同的光學特性，因此，光 線可發(fā)散成更寬的角度。圖4示出前置透鏡30的可能的實施例。根據(jù)該實施例，可用前置透鏡 30替換圖1、 2和3中的前置透鏡8。前置透鏡30具有包圍中心區(qū)域34 的外側(cè)菲涅耳部段32，該菲涅耳部段32形成為漫射透鏡。如果光束僅入射到區(qū)域34，則會實現(xiàn)最大的漫射效果。但是，如果光 線入射到前置透鏡30的整個背面，則菲涅耳部件32將接收光線并將其引 導成窄的光束。當然，光線的一部分仍將入射到漫射部段34并祐1散。光 線的效果受到限制，從而不干擾窄光束的產(chǎn)生。圖5示出前置透鏡40，其包括標準菲涅耳透鏡42，其中，中心區(qū)域具 有與透鏡其余部分相同的光學特性和相同的有效焦距，其中，在透鏡42 的中心部分之后放置漫射透鏡44。將漫射透鏡44置于前置透鏡上或者作為前置透鏡的一部分，其效果相同。另外，圖6示出前置透鏡40，其中，漫射透鏡46與包括透鏡14、 16 和18的光偏轉(zhuǎn)裝置12相結(jié)合放置。在工作中，漫射透鏡46通過桿48連 接，所述桿連接有致動裝置49，該致動裝置49能夠?qū)⒙渫哥R46移出光 束。這可導致不同的光學功能。當在聚光燈下時，通過光偏轉(zhuǎn)裝置12和前 置透鏡40的結(jié)合將形成強緣光(hard edge light)。但是，在需要漫射光 時，致動裝置49將漫射透鏡46置于光偏轉(zhuǎn)裝置之前。將漫射透鏡46置于或移出光束可發(fā)生在光偏轉(zhuǎn)裝置的所有位置，并因此能夠?qū)⒙渫哥R移進 或移出光束而不考慮光偏轉(zhuǎn)裝置。此外，圖7示出前置透鏡40和包括透鏡14、 16和18的光偏轉(zhuǎn)裝置 12。在光路中放置旋轉(zhuǎn)棱鏡50，其與光偏轉(zhuǎn)裝置相結(jié)合放置，并可通過致 動裝置移進或移出光束。這樣，棱鏡50可^i文入光束內(nèi)或移出光束外，而不考慮光偏轉(zhuǎn)裝置 12的位置。圖8示出處于窄的情形下的光學組件10L光學組件102包括光源104、 反射鏡106和前置透鏡108。光形成裝置112具有被漫射元件122包圍的 開口 120。如圖8所示，光偏轉(zhuǎn)裝置112不發(fā)生作用，因為光束穿過開口120入 射到前置透鏡108的內(nèi)側(cè)表面，并形成窄的光束。圖9同樣示出光學組件102， ^旦處于寬位置下。光偏轉(zhuǎn)裝置112現(xiàn)在 靠近前置透鏡108放置。光束的大部分通過漫射元件122發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而 使離開前置透鏡108的光線此時是寬角度的。所述光源可以是與反射鏡相結(jié)合放置的普通燈，或者作為替換，所述 光源可通過一個或多個LED形成?？蛇x擇地，所述光源可以是激光。
權(quán)利要求
1.一種光學組件(2)，包括-至少一個光源(4)，其產(chǎn)生進入光形成裝置的光束，-光形成裝置，其至少包括用于改變?nèi)肷涞角爸猛哥R的光線的角度和空間分布的光偏轉(zhuǎn)裝置(12)，-前置透鏡(8，30，40)，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置(12)-在第一位置，使光束匯聚到前置透鏡(8，30，40)的中心部分(20，34，44)中，以產(chǎn)生寬角度的光束，-在第二位置，使光線在基本整個前置透鏡(8，30，40)上分布，以產(chǎn)生窄角度的光束，-所述光偏轉(zhuǎn)裝置(12)在不同位置間可移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學組件，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置通 過第一致動裝置定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學組件，其特征在于，所述前置透鏡 (8， 30, 40)具有一中心部分(20， 34, 43)，該中心部分具有與前置透鏡(8， 30, 40)的周邊部分(32， 42)不同的光學特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光學組件，其特征在于，所述 前置透鏡(8， 30， 40)的中心部分具有根據(jù)在中心部分的位置而變化的光 學特性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的光學組件，其特征在于，在所 迷前置透鏡的中心部分(43)之后放置另外的光學部件(44)，以在所述 前置透鏡的中心部分(43)處獲得不同的光學性質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學組件，其特征在于，所述放置在前置透 鏡的中心部分(43 )之后的另外的光學部件(44 )可通過第二致動裝置(48， 49 )移進和移進光束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的光學組件，其特征在于，所述前置透鏡的與周邊部分不同的中心部分形成為漫射透鏡(34)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的光學組件，其特征在于，所述 光偏轉(zhuǎn)裝置(12)包括至少一個具有正光焦度的透鏡.
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的光學組件，其特征在于，所述 另外的光學部件機械地連接到光偏轉(zhuǎn)裝置(12)，其中，該另外的光學部 件(46)可通過第二致動裝置(48， 49)移進和移出光束。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的光學組件，其特征在于，所 述光偏轉(zhuǎn)裝置(12)機械地連接有一旋轉(zhuǎn)的光束形成部件(50)，其中， 該旋轉(zhuǎn)的光束形成部件(50)可通過第三致動裝置移進和移出光束。
11. 一種光學組件(102)，包括—至少一個光源'(104)，其產(chǎn)生iiA光形成裝置的光束， 一光形成裝置，其至少包括用于改變?nèi)肷涞角爸猛哥R的光線的角度和 空間分布的光偏轉(zhuǎn)裝置(112), —前置透鏡(108)，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置(112 )具有與光偏轉(zhuǎn)裝置的周邊部分不 同的中心部分(120)，其中，所述光偏轉(zhuǎn)裝置(112)在第一位置使在光 束中的角分布發(fā)散，以產(chǎn)生寬角度的光束，所述光偏轉(zhuǎn)裝置(112)在第二 位置對光束沒有作用或僅有有限的作用，以產(chǎn)生窄角度的光束，其中，所 述光偏轉(zhuǎn)裝置(112)在不同位置間可移動。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光學組件，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置 通過第一致動裝置定位。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的光學組件，其特征在于，所述光偏 轉(zhuǎn)裝置(112)具有根據(jù)在所述光偏轉(zhuǎn)裝置上的位置而變化的光學特性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的光學組件，其特征在于， 所述光偏轉(zhuǎn)裝置(112 )形成為漫射透鏡，該漫射透鏡包括一中心開口( 120 ), 在光偏轉(zhuǎn)裝置(112)的第二位置，光束通過所述開口 (120)以產(chǎn)生窄角 度的光束。
15. 用于形成光束的方法，其中，通過光產(chǎn)生裝置(4)產(chǎn)生光，將所，所述光形成裝置至少包括用于改變光束角度的光偏轉(zhuǎn)裝置(12)，其特征在于，所述光偏轉(zhuǎn)裝置(12)在第一位 置使光束匯聚到前置透鏡(8， 30， 40)的中心部分(20， 34， 44)中，以 產(chǎn)生寬角度的光束；所述光偏轉(zhuǎn)裝置(12)在第二位置使光束在基本整個 前置透鏡(8， 30, 40)上匯聚，以產(chǎn)生窄角度的光束；所述光偏轉(zhuǎn)裝置(12) 在不同位置間可移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于形成光束的方法以及一種光學組件，該光學組件包括至少一個與固定的反射鏡相結(jié)合放置的光源，所述反射鏡形成進入光形成裝置的光束，所述光學組件包括前置透鏡，所述光形成裝置至少包括用于改變光束在穿過前置透鏡之后的光角度的光偏轉(zhuǎn)裝置。本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種光學組件，其中，主要的/大的光學部件相對于用于實現(xiàn)光學組件的支架機械地固定，其質(zhì)心在工作中僅略微地變化。如果所述前置透鏡具有與該前置透鏡的周邊部分不同的中心部分，并且其中所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第一位置使光束匯聚到前置透鏡的中心部分以產(chǎn)生寬角度的光束，所述光偏轉(zhuǎn)裝置在第二位置使光束在整個前置透鏡上分布以產(chǎn)生窄角度的光束，則可以實現(xiàn)所述目的；因為內(nèi)部的光偏轉(zhuǎn)裝置，所述前置透鏡無需相對于支架可移動。
文檔編號F21W131/406GK101263337SQ200680033787
公開日2008年9月10日 申請日期2006年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者D·T·約爾根森, H·M·許爾達爾, M·索倫森 申請人:馬丁專業(yè)股份有限公司