专利名称：光学组件的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括至少一个光源和一光形成装置的光学组件和方 法，所述光源产生进入光形成装置的光束，所述光形成装置至少包括用于 改变入射到前置透镜的光线的角度和空间分布的光偏转装置。
背景技术：
US 6，808，969 B2涉及一种i殳计成具有产生多束汇聚光线的正光焦度透 镜的第一多透镜阵列，以及设计成具有产生多束准直光线的负光焦度透镜 的第二多透镜阵列，在两多透镜阵列之间具有某一最优间隔.随着两多透 镜阵列间的轴向间隔的增加，整个光束的发散度增加。位于透镜周围的黑 色遮光体通过将光转化成热量而减少有效的光学效果。US20050135106A1涉及一种菲涅耳透镜聚光灯，其包括具有可调节的 孔径角的出射光线束、反射镜、灯及至少一个菲涅尔透镜，其中，所述至 少一个菲涅耳透镜具有漫射屏。所述菲涅耳透镜聚光灯形成出射光线束的 可调节的孔径角。所述菲涅耳透镜聚光灯优选包括椭球面反射镜、灯和至 少一个菲涅耳透镜，以提供均匀照明的光场，其中所述菲涅耳透镜具有漫 射屏。为了实现变焦效果，如上所述，反射镜、灯或前置透镜是可移动的。 在摇头灯具中移动较重的部件非常重要，因为质心在光学组件的工作过程 中被移动。前置透镜、灯或反射镜的移动可导致光学组件内部空气流的变化。前 置透镜的移动可导致光学组件内空气流的变化。5发明内容发明目的本发明的目的在于实现一种具有可变的发散角的光学组件，其中，主 要的/大的光学部件相对于用于实现光学组件的支架机械地固定，其质心在 工作过程中仅< 1地变化。另 一 目的在于实现一种仅为了冷却而在外壳上 具有开口的封闭的光学组件，这可实现成具有固定的前置透镜。发明描述可通过如开头部分所述的光学组件实现所述目的一一如果所述光偏转 装置在第一位置使光束汇聚到前置透镜的中心部分以产生宽角度的光束， 所述光偏转装置在第二位置使光束在基本整个前置透镜上分布以产生窄角 度的光束，所述光偏转装置在第一和第二位置间可移动，以及所述光偏转 装置能够在第一和第二位置之间在不同位置上工作.由于内部的光偏转装置，前置透镜无需可移动。另外，反射镜和光源 保持在固定但可调节的位置上。这可造成不变的对光学部件周围的空气流 的控制。所述光偏转装置可在一封闭体积中工作。这样便减少了在光学部 件表面聚集的灰尘。此外，前置透镜可^^改置成4吏得前置透镜的背面成为 封闭容积的一部分。所述光学组件可用于舞台上的摇头灯具，或者可用于 泛光灯/探照灯。所述光偏转装置可通过第一致动装置定位在第一和第二位置之间。所 述致动装置可通过计算机装置进行控制，该计算机装置可控制灯内的其它 活动。优选地，所述前置透镜可具有其光学性质与前置透镜的周边部分不同 的中心部分。这样^_可实现非常有效的洗墙灯变焦系统。前置透镜的中心部分可形成为具有根据在中心部分的位置而变化的光 学特性。这可在光偏转装置在笫 一和第二位置间移动时造成所得到的光束 的柔和的变化。在前置透镜的中心部分之后放置另外的光学部件，以在前置透镜的中 心部分获得不同的光学性质。因此可使用普通的前置透镜。这样，仅通过替换或移除另外的光学部件便能够改变光学组件的特性。所述另外的光学 部件可具有与前置透镜相比较小的直径。此类部件较廉价且重量较轻。生 产此类部件的工具加工成本与整个前置透镜的工具加工成本相比也较小。所述另外的光学部件可放置在前置透镜的中心部分之后，并可通过第 二致动装置移进和移出光束。这样，该另外的光学部件可在光束中工作， 或者在其它情况下被移到光束之外而不产生效果。从而实现所述光学组件 的特性可在发散角范围和光分布可不同的不同^^式下发生作用。所述前置透镜的中心部分可形成为漫射透镜。造成洗墙灯变焦的有效 方法是使光偏转装置与具有中心漫射区域的前置透镜相结合。如果变焦系 统处于使光线在前置透镜的中心漫射区域汇聚的位置，则传播通过漫射透镜的光线发散成宽的角度。如果光偏转装置被置于与4^目反的位置，则光 线入射到前置透镜的整个区域，且仅有限量光线穿过前置透镜的漫射中心 部段。可选择地，所述前置透镜的中心部分可以是具有球形或非球形表面的 普通透镜，此时，可在前置透镜的中心部分之后放置漫射透镜。所述光偏转装置可包括至少 一个菲涅耳透镜。菲涅耳透镜使用便宜， 且减小了透镜的重量。通过使用菲涅耳透镜，减小了光偏转装置的可移动 的质量。所述光偏转装置还可包括至少一个透镜，其表面可被描述为总体非球 面的，球面表面包括在其中作为特例。通过使用至少一个总体非球面的透 镜，光偏转装置可使光束到前置透镜的中心部分的汇聚与使用菲涅耳透镜 相比更加受到限定。所述光偏转装置可由多个透镜组成，这些透镜表面是 总体非球面的。光偏转装置中的一个或多个或有时全部部件都可以是菲涅 耳透镜，这将得到轻质量的光偏转装置。根据一优选实施例，漫射透镜可与光偏转装置机械地连接，其中，所 述漫射透镜可通过第二致动装置移进和移出光束。通过将漫射透镜与光偏 转装置相结合放置，漫射透镜可,皮移进光束而不考虑光偏转装置的位置。 从而实现所述漫射透镜可以来自光学组件的所有光线角度工作。作为替换，光偏转装置可与一旋转的光束形成部件机械地连接，其中， 所述旋转的光束形成部件可通过第三致动装置移进和移出光束。另外，如 前所述，旋转的光束形成部件可应用成不考虑光偏转装置的位置。才艮据开头所述的用于形成光束的方法，所述光偏转装置可在第一位置使光束汇聚到前置透镜的中心部分，以产生宽角度的光束；所述光偏转装置在第二位置可使光束在几乎整个前置透镜上发散，以产生窄角度的光束;并且所述光偏转装置通过第一致动装置在第一位置和第二位置之间可移 动。所述光偏转装置的与洗墙灯相结合的使用使得能够改变输出光线的角度。为了发生这种改变，光学组件质心仅被eW地移动。只有透镜形状的、 具有相对较小的直径的光学部件需要被相对于前置透镜移动。通过只移动 内部的光学部件，能够将光学组件制造成大致封闭的单元。这样，流动通 过光学组件的空气可4皮控制，这意味着，可以阻止或至少减少从外部流过 光偏转装置和前置透镜背面的空气。从而减少了清洁内部部件的需要.光学组件可包括至少一个形成进入光形成装置的光束的可调节的光 源，所述光学组件包括前置透镜，其中所述光形成装置至少包括用于改 变光束在穿过前置透镜之后的光角度的光偏转装置；所述光偏转装置优选 地包括可与光偏转装置的周边部分不同的中心部分；所述光偏转装置在第 一位置可使在前置透镜前方的光束中的角分布发散，以产生宽角度的光束； 所述光偏转装置在第二位置，光束不受光偏转装置作用以产生窄角度的光 束；所述光偏转装置与第一致动装置相连；所述光偏转装置在第一和第二 位置之间可移动。这样，能够实现可使用非常普通的前置透镜，因为该普 通的前置透镜与光偏转装置协同工作一一所述光偏转装置在一位置起作用 以使恰好位于前置透镜前方的光线穿过可使光线漫射的光偏转装置。只有 非常小的一部分光线将不变化地穿过光偏转装置。在相反位置，光偏转装 置将^皮移到其基本不产生效果的位置，并且，光学组件将产生较窄角度的 光束。通过移动致动装置，在光线几乎全部漫射以及其产生较窄角度的光 束的其它情形之间的所有位置，将能够在两个位置之间找到使输出光束可 以极小的幅度在两种情形之间变化的任何组合。所述光偏转装置可形成为漫射透镜，该漫射透镜可包括一 中心开口 ， 在光偏转装置的第二位置，光束穿过所述开口以产生窄角度的光束。从而 可以实现漫射透镜在窄位置完全没有影响。在相反位置，只有非常小一部 分(光束)将穿过漫射透镜中的中心开口，这样，这些光线将不改变输出 光束作为漫射光束的印象。所述漫射透镜可设计成具有根据到漫射透镜中心的轴向距离而变化的 光学特性。由此可实现不同情形之间的非常柔和的变化。例如，漫射透镜 可在其中心部分具有星形开口 ，其中所述星形使得位于漫射元件之间的开 口达漫射透镜的某一直径。
图1示出光学组件位于第一位置，图2示出图1所示的光学组件位于第二位置，图3示出光偏转装置的第三位置，图4示出前置透镜的一可能的实施例，图5示出包括菲涅耳部段的前置透镜，图6示出具有与光偏转装置相结合放置的漫射透镜的前置透镜， 图7示出前置透镜和光偏转装置，图8示出本发明第二实施例中处于窄的情形下的光学组件，以及 图9同样示出与图8相同的光学组件，但处于宽位置下。
具体实施方式
图1示出光学组件2，其包括相对于反射镜6放置的灯4。在光学组件 2的前端放置有前置透镜8。在反射镜6和前置透镜8之间放置有包括至少 透镜14、 16和18的光偏转装置12。前置透镜8包括中心区域20，中心区 域20具有与透镜在围绕中心区域的区域中不同的光学特性。在工作中，反 射镜6反射从灯4发出的光线，以使光线在光偏转装置12中汇聚。在光线 进入光偏转装置之前，可经过色彩改变装置或光学效果元件。离开光偏转装置12的光线发散，从而造成前置透镜8的基本整个背面被照亮。前置透 镜使光线汇聚，从而相对较窄的光束离开光学组件2。图2示出如图1所示的光学组件。唯一的区别在于，所述光偏转装置 ,皮朝向前置透镜8的方向移动。在工作中，离开光偏转装置的光线仅入射到前置透镜8的一部分。这 样，前置透镜使光线发散以照亮光学组件2前方更大面积。图3示出光偏转装置12的第三位置。其他部件与图l和图2中的部件 相同。在工作中，离开光偏转装置的光线仅入射到前置透镜8的中心部分20。 由于前置透镜的中心部分具有与透镜其余部分不同的光学特性，因此，光 线可发散成更宽的角度。图4示出前置透镜30的可能的实施例。根据该实施例，可用前置透镜 30替换图1、 2和3中的前置透镜8。前置透镜30具有包围中心区域34 的外侧菲涅耳部段32，该菲涅耳部段32形成为漫射透镜。如果光束仅入射到区域34，则会实现最大的漫射效果。但是，如果光 线入射到前置透镜30的整个背面，则菲涅耳部件32将接收光线并将其引 导成窄的光束。当然，光线的一部分仍将入射到漫射部段34并祐1散。光 线的效果受到限制，从而不干扰窄光束的产生。图5示出前置透镜40，其包括标准菲涅耳透镜42，其中，中心区域具 有与透镜其余部分相同的光学特性和相同的有效焦距，其中，在透镜42 的中心部分之后放置漫射透镜44。将漫射透镜44置于前置透镜上或者作为前置透镜的一部分，其效果相同。另外，图6示出前置透镜40，其中，漫射透镜46与包括透镜14、 16 和18的光偏转装置12相结合放置。在工作中，漫射透镜46通过杆48连 接，所述杆连接有致动装置49，该致动装置49能够将漫射透镜46移出光 束。这可导致不同的光学功能。当在聚光灯下时，通过光偏转装置12和前 置透镜40的结合将形成强缘光(hard edge light)。但是，在需要漫射光 时，致动装置49将漫射透镜46置于光偏转装置之前。将漫射透镜46置于或移出光束可发生在光偏转装置的所有位置，并因此能够将漫射透镜移进 或移出光束而不考虑光偏转装置。此外，图7示出前置透镜40和包括透镜14、 16和18的光偏转装置 12。在光路中放置旋转棱镜50，其与光偏转装置相结合放置，并可通过致 动装置移进或移出光束。这样，棱镜50可^i文入光束内或移出光束外，而不考虑光偏转装置 12的位置。图8示出处于窄的情形下的光学组件10L光学组件102包括光源104、 反射镜106和前置透镜108。光形成装置112具有被漫射元件122包围的 开口 120。如图8所示，光偏转装置112不发生作用，因为光束穿过开口120入 射到前置透镜108的内侧表面，并形成窄的光束。图9同样示出光学组件102， ^旦处于宽位置下。光偏转装置112现在 靠近前置透镜108放置。光束的大部分通过漫射元件122发生偏转，从而 使离开前置透镜108的光线此时是宽角度的。所述光源可以是与反射镜相结合放置的普通灯，或者作为替换，所述 光源可通过一个或多个LED形成。可选择地，所述光源可以是激光。
权利要求
1.一种光学组件(2)，包括-至少一个光源(4)，其产生进入光形成装置的光束，-光形成装置，其至少包括用于改变入射到前置透镜的光线的角度和空间分布的光偏转装置(12)，-前置透镜(8，30，40)，其特征在于，所述光偏转装置(12)-在第一位置，使光束汇聚到前置透镜(8，30，40)的中心部分(20，34，44)中，以产生宽角度的光束，-在第二位置，使光线在基本整个前置透镜(8，30，40)上分布，以产生窄角度的光束，-所述光偏转装置(12)在不同位置间可移动。
2. 根据权利要求l所述的光学组件，其特征在于，所述光偏转装置通 过第一致动装置定位。
3. 根据权利要求1或2所述的光学组件，其特征在于，所述前置透镜 (8， 30, 40)具有一中心部分(20， 34, 43)，该中心部分具有与前置透镜(8， 30, 40)的周边部分(32， 42)不同的光学特性。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述 前置透镜(8， 30， 40)的中心部分具有根据在中心部分的位置而变化的光 学特性。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的光学组件，其特征在于，在所 迷前置透镜的中心部分(43)之后放置另外的光学部件(44)，以在所述 前置透镜的中心部分(43)处获得不同的光学性质。
6. 根据权利要求5所述的光学组件，其特征在于，所述放置在前置透 镜的中心部分(43 )之后的另外的光学部件(44 )可通过第二致动装置(48， 49 )移进和移进光束。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述前置透镜的与周边部分不同的中心部分形成为漫射透镜(34)。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述 光偏转装置(12)包括至少一个具有正光焦度的透镜.
9. 根据权利要求5至7中任一项所述的光学组件，其特征在于，所述 另外的光学部件机械地连接到光偏转装置(12)，其中，该另外的光学部 件(46)可通过第二致动装置(48， 49)移进和移出光束。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的光学组件，其特征在于，所 述光偏转装置(12)机械地连接有一旋转的光束形成部件(50)，其中， 该旋转的光束形成部件(50)可通过第三致动装置移进和移出光束。
11. 一种光学组件(102)，包括—至少一个光源'(104)，其产生iiA光形成装置的光束， 一光形成装置，其至少包括用于改变入射到前置透镜的光线的角度和 空间分布的光偏转装置(112), —前置透镜(108)，其特征在于，所述光偏转装置(112 )具有与光偏转装置的周边部分不 同的中心部分(120)，其中，所述光偏转装置(112)在第一位置使在光 束中的角分布发散，以产生宽角度的光束，所述光偏转装置(112)在第二 位置对光束没有作用或仅有有限的作用，以产生窄角度的光束，其中，所 述光偏转装置(112)在不同位置间可移动。
12. 根据权利要求ll所述的光学组件，其特征在于，所述光偏转装置 通过第一致动装置定位。
13. 根据权利要求11或12所述的光学组件，其特征在于，所述光偏 转装置(112)具有根据在所述光偏转装置上的位置而变化的光学特性。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的光学组件，其特征在于， 所述光偏转装置(112 )形成为漫射透镜，该漫射透镜包括一中心开口( 120 ), 在光偏转装置(112)的第二位置，光束通过所述开口 (120)以产生窄角 度的光束。
15. 用于形成光束的方法，其中，通过光产生装置(4)产生光，将所，所述光形成装置至少包括用于改变光束角度的光偏转装置(12)，其特征在于，所述光偏转装置(12)在第一位 置使光束汇聚到前置透镜(8， 30， 40)的中心部分(20， 34， 44)中，以 产生宽角度的光束；所述光偏转装置(12)在第二位置使光束在基本整个 前置透镜(8， 30, 40)上汇聚，以产生窄角度的光束；所述光偏转装置(12) 在不同位置间可移动。
全文摘要
本发明涉及一种用于形成光束的方法以及一种光学组件，该光学组件包括至少一个与固定的反射镜相结合放置的光源，所述反射镜形成进入光形成装置的光束，所述光学组件包括前置透镜，所述光形成装置至少包括用于改变光束在穿过前置透镜之后的光角度的光偏转装置。本发明的目的在于实现一种光学组件，其中，主要的/大的光学部件相对于用于实现光学组件的支架机械地固定，其质心在工作中仅略微地变化。如果所述前置透镜具有与该前置透镜的周边部分不同的中心部分，并且其中所述光偏转装置在第一位置使光束汇聚到前置透镜的中心部分以产生宽角度的光束，所述光偏转装置在第二位置使光束在整个前置透镜上分布以产生窄角度的光束，则可以实现所述目的；因为内部的光偏转装置，所述前置透镜无需相对于支架可移动。
文档编号F21W131/406GK101263337SQ200680033787
公开日2008年9月10日 申请日期2006年10月14日 优先权日2005年10月19日
发明者D·T·约尔根森, H·M·许尔达尔, M·索伦森 申请人:马丁专业股份有限公司