DAV数字音视工程网_会议系统、指挥调度、演艺科技、智能楼宇等音视频工程信息行业门户

DAV首頁
數字音視工程網

微信公眾號

數字音視工程網

手機DAV

null
null
null
卓華,
招商,
null
null
null
快捷,
null

我的位置:

share

淺談電腦燈具的光學系統結構設計

來源:中國數字音視網     作者:cofee    編輯:數字音視工程    2010-09-19 00:00:00     加入收藏    咨詢

咨詢
所在單位:*
姓名:*
手機:*
職位:
郵箱:*
其他聯系方式:
咨詢內容:
驗證碼:
不能為空 驗證碼錯誤
確定

淺談電腦燈具的光學系統結構設計

  目前,國際上的燈光行業已將燈具的光色效果和光學質量參數作為產品驗收和評價的重要內容之一。光色的應用,也是舞臺燈光設計師特別重視的項目,要求舞臺燈具產品的光色效果在現代化的演示場所中,能更好地發揮其空間感、層次感、距離感、立體三維感、光的波動感、較理想的光通量和成像清晰的投影畫面等效果,這就對燈光設備提出了新的要求。國內的燈光行業,就舞臺電腦燈具而言,同國外先進成熟的名牌產品相比還有一定的差距,其光效、功能、質量的可靠性不夠穩定,特別是光學質量方面,還不能達到理想的效果,以至于目前的國內重要演示場所大部分還是選用國外產品,以確保演出質量。總之,提高國內燈具產品的光學質量水平,研究光學系統的結構,仍然是目前在產品設計開發中的主要課題之一。為此我們根據國外目前較為成熟的先進電腦燈具產品,就光學系統結構的特性和應注意的事項作一些介紹,僅供使用者和制造廠家參考:

  一. 舞臺電腦燈具的分類

  1. 燈具按光學系統的結構模式可分為:

  a. 球面反光鏡聚光模式

  球面反光鏡聚光模式的特點:是采用球面反光鏡與鍍增透膜石英非球面鏡結合而形成的聚光模式,且光源和非球面鏡靠近的設置,既消除或減少了球差,又擴大對光源的包容角,提高投影成像的清晰度,獲得高效的聚光效果。

  b. 橢球面反光鏡聚光模式

  橢球面反光鏡聚光模式的特點:是采用橢球面反光鏡與光學透鏡構成的聚光模式,可使光源的光線對弧面的入射角變小,減少了反射光能的損失,提高了光通量的利用率,產生亮麗光束聚光效果。目前電腦換色燈采用了橢球面反光鏡與菲涅耳-螺紋透鏡構成的新型聚光模式,更能體現出其特點,產生聚而柔的光束效果。

  2. 燈具按投影效果可分為

  a. 硬光斑燈具

  硬光斑燈具中的光學系統結構,通常采用的是球面反光鏡與鍍增透膜石英非球面鏡結合而形成的聚光模式或橢球面反光鏡與光學透鏡構成的聚光模式。具有圖案清晰、邊緣有明顯、清晰的分界線、光束銳麗的特點。一般有如下功能:

  靜態圖案效果;

  動態圖案效果;

  圖案疊加效果;

  圖案增色效果;

  圖案三維動感效果;

  色溫校正;

  圖案分角動感效果;

  光束角變化效果;

  漸進線性CYM 三元色混色效果;

  線性調焦;

  頻閃效果;

  圖案明暗變化效果。

  b. 軟光斑燈具

  軟光斑燈具中的光學系統結構:經常采用的是橢球面反光鏡與菲涅耳透鏡-螺紋透鏡構成的新型聚光模式。具有光色柔和、均勻、色彩豐富,邊緣無明顯的分界線的特點,一般有如下功能:

  顏色變化效果;

  彩虹流動效果;

  色溫校正;

  柔光效果;

  漸進線性CYM 三元色混色效果;

  波紋效果;

  光束角變化效果;

  頻閃效果;

  漸進線性調光效果。

  二. 結構設計

  燈具的光學系統是由光束聚焦成像區和光源區兩大區域組成。光束聚焦成像區是各種效果盤、光闌、和光學鏡片等結構的結合,形成光束聚焦成像;光源區是由反光鏡和燈泡組成,形成光源束焦點。由于燈具要求投影的光斑必須具有光色柔和、均勻、符合演示場所需要的光通量,成像燈具還應圖案清晰、其邊緣有明顯的分界線,無虛光現象等要求,因此在燈具光學系統的結構設計中應注意以下幾點:

  1. 中心光軸、光闌和像差

  中心光軸、光闌和像差是直接影響到燈具的光效損失和投影清晰程度的主要原因。燈具內部的光學系統是光束聚焦成像和光源區兩大區域組成的,能否為同心軸線,形成理想的同心光束,是直接影響到燈具光效的關鍵所在。由于現代的電腦燈具均往多功能發展,系統中的光束聚焦成像區域內設置了如固定圖案盤、旋轉圖案盤、旋轉棱鏡、色片盤、色溫校正盤、漸進線性CYM 三元色色片、光學透鏡、玻璃圖案效果盤、線性調焦鏡等到多種效果盤,要確保每個效果盤孔徑的中心在組合時都能同心軸線,且每個效果盤的端面與軸線垂直,并非容易。雖然在設計過程中從理論講都能保證,但由于在零部件的制造加工過程中,出現的加工精度誤差和裝配基準偏離等現象,會影響到燈具的光效損失和投影清晰程度。因此,我們在設計燈具的光學系統機構時,事先將各種可能出現的綜合性因素要進行全面地分析和考慮,確保零部件的制造精度和裝配基準的設計合理。達到整個光學系統的中心光軸能同一軸線,使光通孔徑和一定的視場角或發光點盡可能地靠近光軸,形成同心光束的理想效果。影響的燈具的光效損失和投影清晰程度的另一個原因,就是對光束起限制作用的各個效果盤的孔徑、特別設置的帶孔屏障和透鏡的邊緣,即光闌。由于起著對限制光束孔徑和視場的作用,是直接影響到燈具投影光斑中的像差、像的亮暗、景深和分辨率。因此,在設計光闌孔徑的大小和光闌在光學系統中的焦點距離位置時,既要考慮它在進入光學系統中光通量的多少、像差的大小以及滿足像在空間的深度(景深)等作用;也要考慮能對限制成像范圍特別起作用的最佳空間視場角等因素,形成投影光斑的理想效果。在實際的燈具光學系統中總有一定的光通孔徑和一定的視場角或發光點不靠近光軸,另一方面由于光束多是由不同波長的光組成,系統的折射率不為常數,所以,實際光學系統的成像與近軸光學所得的結果不同,產生的偏離,即像差。而像差,是由實際光學系統的物理條件造成的,我們在設計過程中只需重點地將某些像差消除到一定的程度,只要達到減少像差以提高成像的清晰度就行。要完全消除是不可能,也沒有必要。

  2. 機械傳動結構

  電腦燈具內部的各種效果盤,如旋轉圖案盤、旋轉棱鏡、漸進線性CYM 三元色色片、線性調焦鏡等機構,由于燈具內部空間小、結構緊湊,不能完全都直接裝配在步進電機軸上,部分需要設計成傳動結構來達到效果。目前燈具經常使用的傳動結構方式有:齒輪傳動、帶輪傳動和螺桿拖動等方式。采用齒輪傳動結構時,要考慮到可能會出現抖動、卡碰、噪音等現象。要消除這些因素,應選用高精度的齒輪和軸承,采用耐高溫潤滑油及合理的間隙配合確保裝配精度,主從齒輪采用不同的材料,橡膠塑料齒輪和金屬齒輪組成的傳動機構能有效地減低傳動噪音,必要時在步進電機與固定面板裝配固定之間增加緩沖墊圈,以減少震動和噪音現象,需要時增加阻尼器,會減少沖擊慣性,提高控制定位的準確性。采用帶輪傳動時,由于燈具的光源輻射、內部溫度及運動速度問題,會使皮帶產生熔斷、老化、延伸、疲勞斷裂等現象,因此應選用其具有耐高溫、防輻射、抗疲勞的皮帶材料,必要時皮帶要做可靠性試驗,過長的帶輪傳動機構,可設計帶有自動調節、彈性適度的過渡張緊輪和步進電機與固定面板裝配固定之間增加調節彈簧,以減少皮帶的延伸、斷裂等現象,確保其能準確的定位。無論是采用齒輪傳動、帶輪傳動和螺桿拖動等結構形式,都要做到傳動結構的零件制造加工精度和裝配基準精度的設計合理、定位準確,達到光學系統的光軸中心能同一軸線的目的。

  3. 燈泡微調結構

  由于為了方便使用者在使用燈具時,能根據演示場所的需要,調出最佳的光色效果,燈具一般都設置了燈泡微調結構,燈泡的調節螺桿應有自鎖限位,微調量一般不宜超過2mm,以防止由于調節而產生脫落、松動、超出光效調節范圍和不安全現象。值得提出的是;燈泡微調結構,一定要確保使用者在對燈具更換燈泡時,能準確地定位在規定的位置。

  4. 光學系統散熱

  由于燈具采用的燈泡功率大,光源亮點又被反光鏡包容,加上光束區域內的各種效果鏡片和光源區周邊的金屬裝配固定面板,會出現光的熱能反射現象,直接反射到光源區域內的反光鏡和燈泡,加上光源的高熱輻射,都會使內部的光學元件超過極限溫度,引起光學系統中如光學透鏡、色片、玻璃圖案片、玻璃反光鏡等材料,產生變色、脫膜、爆裂及燈泡的損壞和質量問題。因此,燈具的散熱系統結構設計的合理性,是降低內部系統溫度的保證。制造廠家在設計結構時,應考慮到光的熱能反射和高熱輻射因素,可將光源區周邊的金屬裝配固定面板進行耐高溫黑色無光噴涂或表面鍍黑化學處理,使其能吸收光的熱能,減少光的熱能反射現象。若采用玻璃反光鏡時,應選擇透紅外、熱能向周邊擴散的反光鏡。安裝和固定玻璃反光鏡時,不宜過緊,以防止由于溫度過高,熱膨脹使反光鏡爆裂。若光束聚焦區的溫度過高,玻璃圖案片、色片和透鏡超過極限溫度時,應采用具有耐高溫、鍍增透膜的玻璃隔熱片進行隔擋,但也要考慮到隔熱片的熱能反射因素,制造廠家可將隔熱片的平面與玻璃反光鏡的端面形成一定的角度,使其熱能向上折射,以減少光的熱能反射現象。必要時可將光源區域進行屏蔽,阻擋最高熱源對光學元件的影響,設計導風結構,形成良好的風路循環,使燈具被加熱的空氣直線而又通暢地向外排出。燈具的散熱,通常采用的是進風式散熱、抽風式散熱、進抽風式散熱和自然散熱等方式。選擇何種散熱方式,必須根據燈具內部的各區域,如光束聚焦成像區、光源區、信號控制區和電器元件區等環境溫度分布狀況而確定;也要考慮到光學元件如光學透鏡、色片、玻璃圖案片、玻璃反光鏡材料的耐溫性和燈具的表面積等因素,通過測量其溫度而確定散熱方式。

  三. 光學質量參數

  燈具產品說明書中的光學質量參數,是提供給使用者的一項重要數據內容。光學質量參數的內容包括:光斑角度、光通量、色溫及射距、光斑直徑與中心照度的關系圖。制造廠家在提供給使用者的光學質量參數,要盡可能準確,不能片面夸大。燈具產品說明書中提供的光學質量參數要與使用者實際測量的數據相符合,光通量和照度的參數準確率要達到85%以上,還有15%可能是由于其他的客觀因素造成的偏差。由于現在的國際燈光行業、商家和使用者在對燈具進行實際測量驗收中,已將光色效果和光學質量參數作為產品驗收項目和評價的重要內容之一。文化部就燈具行業產品的光學質量問題,于1999 年發布了WH/T0203-1999《舞臺燈具光學質量的測試與評價》文化行業標準。就是給燈具制造廠家在檢驗產品的光學質量時,提供了規范和限定。提供上述的內容,其目的就是針對產品的光學質量,提出了應予重視的問題。本意在拋磚引玉,以期達到共同促進和提高國內燈具產品的光學質量水平,適應和滿足現代化的演示場所需要,提高國際的競爭能力。
 

免責聲明:本文來源于中國數字音視網,本文僅代表作者個人觀點,本站不作任何保證和承諾,若有任何疑問,請與本文作者聯系或有侵權行為聯系本站刪除。(原創稿件未經許可,不可轉載,轉載請注明來源)
掃一掃關注數字音視工程網公眾號

相關閱讀related

評論comment

 
驗證碼:
您還能輸入500
    主站蜘蛛池模板: 网带烘干机-不锈钢网带-乙型网带-不锈钢链板-网带输送机-宁津县天惠机械制造有限公司 | 亿企商贸-亿万企业的商务贸易平台-B2B企业产品发布供求信息平台,一带一路中国企业及产品展示平台,免费企业智能自助建站网络营销推广平台,打造B2B企业黄页产品信息发布推广专业综合电子商务平台! | 双合金螺杆|注塑机螺杆|挤出机螺杆|双合金料管—东莞市精耐螺杆机械有限公司 | 康明斯柴油发电机厂家-康明斯发电机(深圳)有限公司 | 智能搅拌锅_食品搅拌锅_多功能搅拌锅 - 青岛环速科技有限公司 | 套丝机_钢管套丝机_螺栓套丝机S8139_螺纹钢套丝机_智能套丝机价格-瑞捷机械设备有限公司 | 江西铭鑫冶金设备有限公司-破碎机,铜米机,选矿摇床,电池回收设备 | 上海离婚律师|上海婚姻律师|上海家畅家事律师-上海家畅离婚律师网 | 上海前 傲信息技术有限公司-企业信息化建设及品牌推广服务商 | 培训桌-培训椅-会议椅-洽谈桌-培训桌椅生产厂家-【鼎优家具】 | 无尘车间_洁净车间_净化车间_洁净室工程一站式净化服务商-深圳市美克威尔环境科技有限公司 | 英格索兰隔膜泵_ARO气动隔膜泵_英格索兰隔膜泵配件【原厂正品】连续五年无投诉_英格索兰隔膜泵代理-苏州瑞晟茂环保设备有限公司 印刷公司,北京印刷厂,宣传画册手册印刷厂-和智印彩页设计 | 汽车漆|汽车油漆|工业油漆涂料|汽车漆加盟-佛山市科涂涂料有限公司 | 河北伟业波纹管-百顺牌波纹补偿器(波纹管,膨胀节,伸缩节)、非金属补偿器 | 网站主页 - 河北天成药业股份有限公司| 汽车标签|医疗标签|电子标签|手机电池标签|电脑电池标签|电源标签|耐高温标签|防静电标签|手机出厂膜|手机全裹膜|手机包裹膜|手机卖点膜|热转印标签|遮阳板标签|天势科技|-标签印制专家! | 日本国际高中学校招生【立学仕日本留学服务】日语中学学校|美术生|艺术生|高中生|本科|研究生|语言学校留学择校申请 | 铝合金压缩空气管道安装与设计_专业厂家_福斯特铝合金管道 | 河北高新技术企业认定,沧州商标注册,沧州9001质量管理体系认证,沧州高新技术企业认定,沧州体系认证,沧州商标续展,沧州版权登记,河北国瑞企业管理咨询有限公司 | 全彩LED显示屏厂家_室内户外电子屏-深圳华邦瀛光电有限公司 | 龙淼环保-旋流-喷淋塔,高温布袋,脉冲布袋-单机-滤筒除尘器,活性炭吸附箱,催化燃烧设备,除尘器配件-沧州龙淼环保设备制造有限公司 | 名片印刷,名片制作,名片设计,印刷彩色名片,数码快印名片-北京瑞思凯信息咨询公司 | 天津市力豹润滑科技有限公司 | 树枝粉碎机,锯末机,木材粉碎机的专业生产厂家利鑫机械,问价格找利鑫 | 陕西筱润智能科技有限公司 干部人事智能档案柜 智能密集架 智能档案柜 部队选层文件智能柜 智能枪弹柜 财务智能档案柜 边防武警智能密集架 医院智能档案柜 部队选层文件智能柜智能枪弹柜 学校医院文件柜 企事业单位公检法智能文件柜 生产厂家-筱润智能科技有限公司 RFID射频智能密集架 全自动智能选层档案柜 智能密保柜 枪柜部队营房营具床桌椅办公家具 办公用品档案盒设备货架 全自动智能选层柜生产厂家-筱润智能科技有限公司 | 智能访客系统 - 来访登记系统_微信预约系统_人员出入管理系统_访客机_人脸识别系统门禁闸机 | 无锡紫苹果装饰首页-高端别墅装修设计,专业别墅装饰公司 | 生物发酵罐(细菌/植物/液体玻璃实验室发酵罐设备)CIP清洗罐,灭活罐「厂家」-安徽赛德齐瑞发酵罐品牌 | 阻垢剂|缓蚀剂|杀菌剂|分散剂|水处理剂|印染助剂|水处理药剂|造纸助剂|膜阻垢剂|缓蚀剂|HEDP|ATMP|螯合剂-山东凯瑞化学有限公司 水处理药剂生产厂家 | 制砂机_鹅卵石制砂机_河卵石制砂机_制砂机价格-上海山卓重工机械有限公司 | 同兴科技-安徽同兴科技发展有限责任公司 | 郑州建网站,郑州做网站,郑州网站建设,郑州网站制作,郑州高端定制网站,郑州APP开发 | 凿岩机|操车设备|爬车机|三环链|伞钻|伞型钻机|中心回转抓岩机|往复式给煤机|滚轮罐耳|吊桶|钩头-济宁卓力工矿设备有限公司 | 湖北高新技术企业认定申报|武汉高企认定代办|武汉项目申报首选 - 湖北创优企科技服务有限公司 | 上海同田生物技术有限公司-逆流色谱供应商和应用技术服务商 | 河南新飞飞鸿实业有限公司| 喜来顺财经-专注于财经领域的综合性网站 | 炸鸡汉堡设备厂家-开汉堡炸鸡店需要的设备全套-广州英迪尔电器有限公司 | 箱式电炉,箱式烧结炉,箱式马弗炉,箱式实验炉,高温箱式电阻炉,箱式加热炉,箱式退火炉,箱式真空气氛炉洛阳研博炉业有限公司 | 停车场设计|地下停车场规划设计|智能停车位地下车库设计施工装修|深圳创安顺停车库规划设计有限公司 | 私人家庭影院装修_别墅家庭影院设计_家庭影院价格方案-广州家庭影院定制公司 |