一种新型滤光装置及具有其的色轮和舞台灯系统.pdf

本发明涉及一种新型滤光装置，所述滤光装置至少由两个光学滤波片组成，所述光学滤波片在光轴方向上重叠或部分重叠，所述相互重叠或部分重叠的光学滤波片在光谱上存在交集。本发明结构简单，使用方便，除了可以获得原光学滤波片的颜色外，还可以获得它们之间的混合颜色。

权利要求书
1.  一种新型滤光装置，其特征在于，所述滤光装置至少由两个光学滤波片组成，所述光学滤波片在光轴方向上重叠或部分重叠，所述相互重叠或部分重叠的光学滤波片在光谱上存在交集。

2.  根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置由不同波段的第一光学滤波片和第二光学滤波片组成。

3.  根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置由三个或四个不同波段的光学滤波片首尾依次排布组成，所述不同波段的光学滤波片在光轴方向上首尾部分重叠。

4.  根据权利要求1至3任一所述的滤光装置，其特征在于，所述光学滤波片为单一颜色的滤波片。

5.  根据权利要求4所述的滤光装置，其特征在于，所述光学滤波片为光学镀膜的光学玻璃片。

6.  根据权利要求1至3任一所述的滤光装置，其特征在于，所述光学滤波片被划分为两个或两个以上不同颜色区域。

7.  根据权利要求6所述的滤光装置，其特征在于，所述光学滤波片由第一区域和第二区域组成，其中第一区域为光学镀膜的光学玻璃片，第二区域为未进行光学镀膜的光学玻璃片。

8.  一种色轮，包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，其特征在于，所述滤光装置为权利要求1至7所述的滤光装置。

9.  一种舞台灯系统，包括光源系统（1）和滤光系统（2），所述滤光系统（2）包括色轮和用以驱动色轮移入或移出光轴的驱动装置，其特征在于，所述色轮包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，所述滤光装置为权利要求1至7所述的滤光装置。

10.  根据权利要求9所述的舞台灯系统，其特征在于，所述舞台灯系统还包括光线聚集器（3）、图案花样组件（4）、以及成像系统（5）。

说明书一种新型滤光装置及具有其的色轮和舞台灯系统
技术领域
本发明涉及舞台灯具技术领域，更具体地涉及一种新型滤光装置及具有该滤光装置的舞台灯系统。
背景技术
在传统的技术情况下，用于舞台灯系统的滤光装置单次只能移入单一个光学滤波片以改变舞台灯的颜色，这样舞台灯的颜色效果过于单调。随着技术的发展，为了满足舞台表演色彩缤纷的效果，如图1所示，通常把不同波段的光学滤波片以垂直光轴方向拼接在一起，然后固定于颜色轮上。在这种方案下舞台灯系统可以同时获得的颜色的个数为光学滤波片的数量，即1个光学滤波片获取1个颜色，2个光学滤波片对应2个颜色……，而色轮的安装位置非常有限，导致光束颜色的数量也是非常有限的，并且这种方案使得光学滤波片在其拼接处存在一定的拼接缝隙或遮挡物，会破坏投射出来的光束的完整性，即存在光束分裂缺陷。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种新型滤光装置，本发明结构简单，使用方便，除了可以获得原光学滤波片的颜色外，还可以获得它们之间的混合颜色。
本发明还提供具有上述新型滤光装置的舞台灯系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型滤光装置，所述滤光装置至少由两个光学滤波片组成，所述光学滤波片在光轴方向上重叠或部分重叠，所述相互重叠或部分重叠的光学滤波片在光谱上存在交集。
根据色度学计算公式可得透射体的颜色的三刺激值为：
X=k∫3 80780s(λ)τ(λ)x‾(λ)dλY=k∫3 80780s(λ)τ(λ)y‾(λ)dλZ=k∫3 80780s(λ)τ(λ)z‾(λ)dλ]]>
其中，s(λ)为光源的光谱功率分布，τ(λ)为光学滤波片的光谱透射比，为CIE1931标准色度光谱三刺激值。
故光源经光学滤波色片后所得输出光束的颜色的色坐标为：
x=XX+Y+Zy=YX+Y+Zz=ZX+Y+Z]]>
所以，由两种存在光谱交集的滤波片重叠后所产生的颜色三刺激值为：
XB=k∫3 80780s(λ)τ1(λ)τ2(λ)x‾(λ)dλYB=k∫3 80780s(λ)τ1(λ)τ2(λ)y‾(λ)dλZB=k∫3 80780s(λ)τ1(λ)τ2(λ)z‾(λ)dλ]]>
其中，τ1(λ)为第一种光学滤波片的光谱透射比，τ2(λ)为第二种种光学滤波片的光谱透射比。
故由两种光谱交集产生的颜色的色坐标为：
xB=XBXB+YB+ZByB=YBXB+YB+ZBZB=ZBXB+YB+ZB]]>
由此可知，使用2种或2种以上不同光谱但存在光谱交集的光学滤波片，以平行于光轴的方向重叠或部分交叉在一起，即可产生除原光学滤波片的颜色外的第三种混合颜色。
进一步的，所述滤光装置由不同波段的第一光学滤波片和第二光学滤波片组成。所述滤光装置也可以由三个或四个不同波段的光学滤波片首尾依次排布组成，所述不同波段的光学滤波片在光轴方向上首尾部分重叠。
所述光学滤波片可以为单一颜色的滤波片，且所述光学滤波片可以为光学镀膜的光学玻璃片。
进一步的，所述光学滤波片被划分为两个或两个以上不同颜色区域。优选的，所述光学滤波片由第一区域和第二区域组成，其中第一区域为光学镀膜的光学玻璃片，第二区域为未进行光学镀膜的光学玻璃片。
本发明还提供了一种色轮，包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，所述滤光装置为上述的滤光装置。
本发明还提供了一种舞台灯系统，包括光源系统和滤光系统，所述滤光系统 包括色轮和用以驱动色轮移入或移出光轴的驱动装置，所述色轮包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，所述滤光装置为上述的滤光装置。
所述舞台灯系统还包括光线聚集器、图案花样组件、以及成像系统。
同现有技术相比，本发明的有益效果在于：
由于本发明中不同波段的光学滤波片是以平行于光轴的方向重叠或部分交叉在一起的，与传统的以垂直光轴方向拼接滤波片的方案相比，不存在滤波片之间的拼接缝隙或拼接遮挡物，所以不会影响舞台灯系统经成像系统出来的光束的完整性。另外，由于两个不同波段的光学滤波片存在重叠部分，所以除了可以获得原光学滤波片的颜色外，还可以获得它们之间的混合颜色，使舞台灯获取颜色丰富。
附图说明
图1是传统滤波片拼接方案示意图。
图2是本发明实施例1滤波片在光轴方向重叠的结构示意图。
图3是图2所述滤波片重叠后的效果示意图。
图4是本发明不同波段滤光片存在光谱交集的原理示意图。
图5是本发明实施例2滤波片在光轴方向重叠的结构示意图。
图6是图5所述滤波片重叠后的效果示意图。
图7是本发明实施例3滤波片在光轴方向重叠的结构示意图。
图8是本发明实施例4滤波片在光轴方向重叠的结构示意图。
图9是本发明实施例7舞台灯系统的光路系统示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1
如图2至图4所示，一种新型滤光装置，由不同波段的第一光学滤波片和第二光学滤波片组成，第一光学滤波片和第二光学滤波片在光轴方向上重叠或部分重叠，而且，所述部分重叠的光学滤波片在光谱上存在交集。
本专利所述不同波段的滤波片是指滤波片透射率曲线的带宽和波长不一致， 如图4中所示的M和C。
本专利所述在光谱上存在交集是指滤波片透射率曲线的与波长形成包含区域存在交集，如图4中所示的M和C所形成的交集区域M+C。
本专利所述在光轴方向上部分重叠是指在由光源发出的光线穿过滤波片的方向上相互重叠或部分重叠，所谓的重叠既包含物体之间接触状态下的重叠，比如，所述第一光学滤波片和第二光学滤波片相互垂直，二者垂直交叉且二者相互接触。当然，所谓的重叠也包含了在空间位置上并不接触，但由光源所发出的光束能够依次穿过第一光学滤波片和第二光学滤波片，也就是说，只要两个光学滤波片能够被同一光束穿过即视为重叠。
如图2所示，本实施例第一光学滤波片为长方形，其被划分为两个对称的区域，分别为第一区域M和第二区域W，其中第一区域M为光学镀膜的光学玻璃片，第二区域W为未进行光学镀膜的光学玻璃片，即，第一区域M为带有颜色M的区域，第二区域W为空白区域。
同理，第二光学滤波片也为长方形，其大小与第一光学滤波片相同，第二光学滤波片也被划分为两个对称的区域，分别为第三区域C和第四区域W，其中第三区域C为光学镀膜的光学玻璃片，第四区域W为未进行光学镀膜的光学玻璃片，即，第三区域C为带有颜色C的区域，第四区域W为空白区域。
两个不同波段的光学滤波片以光轴的方向重叠在一起之后，其产生的颜色分布效果如图3所示，除了获得了原光学滤波片的颜色M和C之外，还获得了它们重叠之后的混合颜色B(B＝M+C)。
当然，在第一光学滤波片和第二光学滤波片完全重叠的情况下，只能获得一种重叠后的混合颜色B(B＝M+C)。
实施例2
如图5所示，本实施例在实施例1的基础上进行了改进，本实施例所述滤光装置同样由不同波段的第一光学滤波片和第二光学滤波片组成，第一光学滤波片和第二光学滤波片在光轴方向上垂直交叉。所述第一光学滤波片和第二光学滤波片均为全部面积都进行了光学镀膜的光学玻璃片，而且均为单一颜色的滤波片，比如，第一光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色M，第二光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色C
两个不同波段的光学滤波片以光轴方向部分交叉重叠在一起之后，其产生 的颜色分布效果如图6所示，除了获得了原光学滤波片的颜色M和C之外，还获得了它们部分交叉之后的混合颜色B(B＝M+C)。
实施例3
如图7所述，本实施例在实施例2的基础上进行了改进，本实施例由不同波段的第一光学滤波片、第二光学滤波片和第三光学滤波片组成，三个滤波片首尾依次排布组成，在光轴方向上，三个滤波片首尾部分相互重叠。
本实施例中，第一光学滤波片、第二光学滤波片和第三光学滤波片分别为三种不同的颜色的滤波片，第一光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色M，第二光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色C，第三光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色Y，且三个滤波片在光谱上存在光谱交集，经重叠后，除了产生原来的三种不同的颜色效果外，还产生了如下颜色：
第一光学滤波片和第二光学滤波片叠加后的颜色B(B＝M+C)，
第一光学滤波片和第三光学滤波片叠加后的颜色D(D＝M+Y)，
第二光学滤波片和第三光学滤波片叠加后的颜色A(A＝Y+C)。
实施例4
如图8所示，本实施例在实施例2的基础上进行了改进，本实施例由不同波段的第一光学滤波片、第二光学滤波片、第三光学滤波片和第四光学滤波片组成，四个滤波片首尾依次排布组成，在光轴方向上，四个滤波片首尾部分相互重叠。
本实施例中，第一光学滤波片、第二光学滤波片、第三光学滤波片和第四光学滤波片分别为四种不同的颜色的滤波片，第一光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色M，第二光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色C，第三光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色Y，第四光学滤波片光线经过其镀膜区域后呈现单一颜色F，且四个滤波片在光谱上存在光谱交集，经重叠后，除了产生原来的四种不同的颜色效果外，还产生了如下颜色：
第一光学滤波片和第二光学滤波片叠加后的颜色B(B＝M+C)，
第二光学滤波片和第三光学滤波片叠加后的颜色A(A＝Y+C)，
第三光学滤波片和第四光学滤波片叠加后的颜色G(G＝Y+F)，
第四光学滤波片和第一光学滤波片叠加后的颜色R(R＝M+F)。
由以上实施例可以容易想到，所述滤光装置还可以由五个、六个或更多的光学滤波片组成。
实施例5
本实施例在实施例1的基础上进行了改进，本实施例由不同波段的第一光学滤波片和第二光学滤波片组成，第一光学滤波片和第二光学滤波片在光轴方向上部分重叠，而且，所述部分重叠的光学滤波片在光谱上存在交集。
所述第一光学滤波片和第二光学滤波片均被划分为多个区域，比如，三个、四个或五个区域，每个区域的颜色各不相同，如此重叠后将会产生更多的色彩效果。
实施例6
本实施例提供了一种滤光装置的应用，即提供了一种色轮，该色轮包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，所述滤光装置为实施例1至实施例5所述的滤光装置。
实施例7
本实施例进一步提供了一种色轮的应用，即将色轮用于舞台灯系统，该舞台灯系统，包括光源系统1、光线聚集器3、滤光系统2、图案花样组件4、以及成像系统5；光源系统1辐射出来的光线经光线聚集器3后产生沿光轴的光线，然后进入滤光装置及图案花样组件4，最后经成像系统5投射到照射目标物上。所述滤光系统2包括色轮和用以驱动色轮移入或移出光轴的驱动装置，所述色轮包括色轮支架和安装在色轮支架上的滤光装置，所述滤光装置为实施例1至实施例5所述的滤光装置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。