背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，舞臺(tái)的發(fā)展對(duì)舞臺(tái)燈領(lǐng)域提出越來越高的技術(shù)要求，對(duì)光的質(zhì)量要求越來越高，燈具的用法提出了更細(xì)的分類。目前舞臺(tái)燈領(lǐng)域使用最廣泛的功能性燈具主要分為三種，分別為：圖案燈、光束燈、柔光燈。圖案燈可投射較均勻的光斑，投射圖案分辨率較高，投射光斑角度較大并多可實(shí)現(xiàn)光斑角度的變焦縮放，主要用于預(yù)制舞臺(tái)的各種場景，如閃電、森林的陽光、火焰等效果。光束燈的投射角度較小，中心亮度較高，空中穿透力強(qiáng)，光束邊緣截止明顯，并主要用于舞臺(tái)空間的分割以形成視覺的立體變換效果，如城市地標(biāo)的夜景。而柔光燈則以較柔和，無顯明邊界的光斑對(duì)舞臺(tái)場景進(jìn)行照明，補(bǔ)光，渲染感情色彩等級(jí)，如高色溫感覺激昂，低色溫渲染溫暖氣氛。這樣，由于燈具性能單一的局限性，復(fù)雜多變的舞臺(tái)場景，往往需要頻繁更換不同類型的燈具來實(shí)現(xiàn)不同的效果，操作起來極其復(fù)雜。

而為解決此問題，舞臺(tái)燈行業(yè)提出了多種燈具合一的設(shè)計(jì)思路概念，即一款燈具可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖案和光束，或光束和柔光，或圖案、光束和柔光等多種組合性能一體化的設(shè)計(jì)。由于舞臺(tái)技術(shù)的高速發(fā)展，使這種設(shè)計(jì)的理念得以實(shí)現(xiàn)。

通過專利檢索發(fā)現(xiàn)，目前公開的多個(gè)涉及光束、圖案和柔光多合一的設(shè)計(jì)方案當(dāng)中，均是采用光學(xué)積分器手段來實(shí)現(xiàn)圖案和光束之間對(duì)光斑均勻度的變換，如光學(xué)霧化片，光學(xué)積分器導(dǎo)光棒或微透鏡陣列結(jié)構(gòu)等，采用此類方法的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本較高，光學(xué)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)方案所述的至少一種缺陷，提供一種能實(shí)時(shí)改變光分布的舞臺(tái)光學(xué)系統(tǒng)，提出一種相對(duì)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用，可以很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地改變舞臺(tái)燈光分布的光學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多種舞臺(tái)燈的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種用于改變光分布的舞臺(tái)燈光學(xué)系統(tǒng)，主要包括沿主光軸依次設(shè)置的光源，反光杯和變焦鏡頭組件，其中所述的舞臺(tái)燈光學(xué)系統(tǒng)還包括設(shè)置于反光杯第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)之間的散光鏡組件，所述的散光鏡組件為單個(gè)負(fù)透鏡或負(fù)透鏡與負(fù)透鏡的組合。

進(jìn)一步的，所述散光鏡組件為單個(gè)具有負(fù)焦距的透鏡，或負(fù)透鏡與負(fù)透鏡的膠合，更具體地，這些負(fù)透鏡可以為雙凹鏡或平凹鏡，所述散光鏡焦距或組合焦距范圍為-5mm～-50mm。

更進(jìn)一步的，關(guān)于所述雙凹鏡或平凹鏡的面形和曲率，可以為標(biāo)準(zhǔn)球面或非球面，或?yàn)榍蛎媾c非球面的組合，雙凹鏡的兩曲面曲率可以為相等或不相等。關(guān)于雙凹鏡的兩曲面的孔徑亦可為相等或不相等。關(guān)于所述的雙凹鏡或平凹鏡的雙面及切平面處為透明光學(xué)平面或透射式的霧化面，或?yàn)橥该髋c霧化面的組合。

本發(fā)明方案的原理，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)所述的散光鏡組件的參數(shù)和在系統(tǒng)的位置，巧妙地利用散光鏡對(duì)所述的光學(xué)系統(tǒng)中光源和反光杯所出射的光線進(jìn)行選擇性的擴(kuò)散，把光斑中心光線分布較集中的光線進(jìn)行擴(kuò)束到光斑邊緣光線相對(duì)較少的區(qū)域上，以達(dá)到從光線相對(duì)集中，中心亮度高到光斑相對(duì)均勻的變換效果。

更具體地，所述的光源設(shè)置于反光杯的第一焦點(diǎn)處，光源發(fā)出的光線經(jīng)反光杯后，聚焦于反光杯的第二焦點(diǎn)處，花樣組件亦設(shè)置于反光杯的第二焦點(diǎn)處或附近±12mm內(nèi)，光線經(jīng)反光杯、花樣組件后由變焦距鏡頭組件成像投射光束。

當(dāng)所述設(shè)于第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)之間的散光鏡組件移出于主光軸光路之外時(shí)，此明光線由光源發(fā)出經(jīng)反光杯后在第二焦點(diǎn)位置形成光線相對(duì)較集中，直徑約6-12mm的光斑，經(jīng)由花樣組件6-12mm通光孔、變焦透鏡組件投射出來后形成光線集中，中心亮度高的光束光斑效果。當(dāng)所述的散光鏡的透鏡移入主光軸光路時(shí)，所述散光鏡，將對(duì)光路中的部分光線進(jìn)行擴(kuò)束，把光束中間相對(duì)集中的光線擴(kuò)散到邊緣光線較少的區(qū)域，原來相對(duì)聚焦的光束變得相對(duì)均勻，以散光鏡后光路位置形成通光口徑8-20mm的光斑，然后 光線通過花樣組件8-20mm通光孔和變焦鏡頭組件投射出來，在成像面上形成整個(gè)成像光斑的效果相對(duì)均勻，即為所述的圖案模式光斑效果。

所以，本發(fā)明通過驅(qū)動(dòng)散光鏡組件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)散光鏡的擺動(dòng)或轉(zhuǎn)入方式移入或移出光路，并配合花樣組件和變焦鏡頭組件的成像，以實(shí)光斑均勻度的實(shí)時(shí)變化，達(dá)到非均勻光束效果和均勻光束效果。散光鏡的選擇性擴(kuò)束光線，可有效避免光學(xué)積分器進(jìn)行的多重微分和積分過程的低效性，方法簡單有效，系統(tǒng)穩(wěn)定，從而大大的提高了光的利用效率。

附圖說明

圖1是散光鏡移入光路的均勻光束模式光路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是散光鏡移出光路的非均勻光束模式光路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是散光鏡的實(shí)施例的示意圖。

圖4是散光鏡的工作原理示意圖。

圖中標(biāo)注名稱說明：1-光源；2-反光杯；3-散光鏡組件；4-花樣組件；5-變焦鏡頭組件；6-主光軸；7-光束光線密集區(qū)域；8-光束光線較少區(qū)域；31-散光鏡曲面；32－散光鏡切平面；33-散光鏡邊緣。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開一種用于改變光分布的舞臺(tái)燈光學(xué)系統(tǒng)，其包括了位于同一主光軸方向上的能發(fā)出光線的光源1，反光杯2和花樣組件4，其中所述的反光杯2為具有第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)的類橢球旋轉(zhuǎn)曲面，所述的光源1設(shè)于反光杯2的第一焦點(diǎn)上，光源所輻射出來的光線經(jīng)所述反光杯2后，聚焦于反光杯的第二焦點(diǎn)處，形成一具有一定發(fā)散角的光束；所述的花樣組件4位于所述反光杯的第二焦點(diǎn)附近±12mm范圍內(nèi)，光線始于光源經(jīng)由所述反光杯2反射后，聚焦于所述反光杯的第二焦點(diǎn)處附件的花樣組件，然后由所述的變焦鏡頭組件5將光束投射到成像面，形成光束和圖案的光斑效果。

本發(fā)明中，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)改變光分布的舞臺(tái)燈光學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵之于所述的散光鏡組件3，其設(shè)于反光杯2的第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)之間，散光鏡組件可以通過相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制可移入或移出所述主光軸6，散光鏡的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和連接支架，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與連接支架的一端連接，散光鏡組件則安裝于連接支架的另一端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)即可帶動(dòng)連接支架以垂直于主光軸的平面上舞動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)移入或移出主光軸，以實(shí)現(xiàn)非均勻光束模式或均勻光束模式的光斑效果。

所述的散光鏡組件3具體實(shí)施例示意圖如圖3所示，所述的散光間組件3為單個(gè)具有負(fù)焦距的透鏡，等效焦距為-5mm～-50mm，透鏡為一雙凹鏡，其結(jié)構(gòu)形狀組成包括散光鏡曲面31，散光鏡切平面32，散光鏡邊緣33，所述散光鏡曲面31的雙凹面為標(biāo)準(zhǔn)球面或者為非球面，又或者為球面與非球面的組合，且散光鏡曲面的孔徑A與B互不相等，旨在通過優(yōu)化控制散光鏡雙曲面的曲率和曲面孔徑A、B的設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)改變光分布的問題。

所述散光鏡3的工作原理如圖4所示，光源1所發(fā)射的光線經(jīng)反光杯2后，光線聚焦于反光杯的第二焦點(diǎn)處，形成具有一定發(fā)散角的光束，由于反光杯的設(shè)計(jì)特性，聚焦于反光杯第二焦點(diǎn)的光束均勻性較差，僅適合用來設(shè)計(jì)非均勻光束模式的舞臺(tái)燈光斑效果。聚焦于反光杯2第二焦點(diǎn)的光線，光束的區(qū)域可劃分為光束光線密集7和光束光線較少區(qū)域8，此光束的均勻性較差。根據(jù)第二焦點(diǎn)處的光線分布特性，優(yōu)化設(shè)計(jì)散光鏡的雙曲面的曲率和曲面孔徑A與B的相互配合，將光束中間的光線密集區(qū)域7通過散光鏡選擇性的擴(kuò)散到光束光線較少區(qū)域8位置，以實(shí)現(xiàn)光束光線分布的改變，達(dá)到舞臺(tái)燈的非均勻光束和均勻光束光斑模式的實(shí)時(shí)變化。

當(dāng)所述的散光鏡組件3移出主光軸時(shí)， 光源1所發(fā)出的光線經(jīng)由反光杯聚焦于第二焦點(diǎn)處，形成6-12mm的光斑，然后經(jīng)由花樣組件6-12mm的通光孔，變焦鏡頭組件直接投射到成像面上，形成相對(duì)光線較集中，投射角度較小的非均勻光束光斑效果。

當(dāng)所述的散光鏡組件3移入主光軸時(shí)，光源1所發(fā)出的光線經(jīng)由反光杯后，通過高于第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)之間的散光鏡對(duì)光束進(jìn)行選擇性的擴(kuò)散，把光束中間光線較密集的區(qū)域7擴(kuò)散到光束光線較少區(qū)域8的位置，通過這種非光學(xué)積分器的手段，對(duì)經(jīng)反光杯后的光線進(jìn)行再次配光，以實(shí)現(xiàn)光分布的改善，以充滿花樣組件直徑8-20mm通光口徑，再經(jīng)由變焦鏡頭組件投身到成像面上，形成均勻性較好，投射角度較大的均勻光束光斑效果。

很顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為了清楚明了地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于舞臺(tái)燈本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述的說明基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或調(diào)整。在此無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式進(jìn)行窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改，調(diào)整，等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。