從電腦燈具光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)談光度參數(shù)和光斑效果的要求

1、從電腦燈具光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)談光度參數(shù)和光斑效果的要求王竹生電腦燈具的光度參數(shù)和光斑效果是衡量產(chǎn)品光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理的重要體現(xiàn)，也是 今后作為產(chǎn)品驗(yàn)收和評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一。目前國內(nèi)有些制造廠家產(chǎn)品彩圖和說明書提供的數(shù)據(jù)，僅是一個(gè)“射距、光斑直徑與照度關(guān)系圖”，不能代表和全面地反映燈具真實(shí)的光度 數(shù)據(jù)。有些制造廠家不惜縮短燈泡的壽命，通過修改電器的參數(shù)來提高光源的亮度，認(rèn)為只 要產(chǎn)品的照度高，就符合光學(xué)質(zhì)量了。殊不知電腦燈具的光學(xué)質(zhì)量，還應(yīng)該包括均勻度、有 效光通量、燈具效率、燈具光效，特別是光斑效果等綜合性的要求。1. 光學(xué)系統(tǒng)的類型電腦燈具的光學(xué)系統(tǒng)采用的聚焦模式有 3種：即球面反光鏡聚焦模

2、式、橢球面反焦鏡聚光 模式和拋物線反光鏡聚焦模式：球面反光鏡聚焦模式的特點(diǎn)：采用球面反光鏡與鍍?cè)鐾改な⒎乔蛎骁R結(jié)合而形成的聚 光模式（見圖1），且光源和非球面鏡靠近的設(shè)置，既消除或減少了球差，又?jǐn)U大對(duì)光源的 包容角，提高投影成像的清晰度和均勻度，獲得高效的聚光效果。球面反光鏡聚焦模式的光 斑照度雖然沒有橢球面反光鏡聚焦模式的光斑照度高，但光色柔和，均勻度、飽和度、清晰 度較好，是適用于硬光斑有圖案造型的理想燈具。圖1球面反光鏡聚焦模式圖橢球面反光鏡聚焦模式的特點(diǎn)：采用橢球面反光鏡與光學(xué)鏡頭或菲涅耳透鏡構(gòu)成的聚焦 模式（見圖2），可使光源的光線對(duì)弧面的入射角變小，減少了反射光能的損失，提高了光

3、 通量的利用率，產(chǎn)生亮麗光束聚光效果。橢球面反光鏡聚焦模式的光斑：其均勻度沒有球面 反光鏡聚焦模式的光斑好，但光通量的利用率高，投射距離遠(yuǎn)、光斑的中心照度高。匚丫魚越It!系就.圖2 橢球面反光鏡聚焦模式圖拋物線反光鏡聚焦模式的特點(diǎn)：采用拋物線反光鏡與柔光鏡片組成的聚焦模式（見圖3）, 可使光源的光線積聚成平行的光線，形成柔和的平行光束（或光柱）聚光效果。拋物線反光 鏡聚焦模式的光斑：均勻、柔和，是用于場景、建筑面鋪光和空間光束（柱）效果的理想燈 具。性線匚沖混色結(jié)構(gòu)系統(tǒng).光觸構(gòu)系統(tǒng)拋物線反光鏡/:二：-二 r.JMdd 尸：二- L.:;二:=- z - - - - - -XP.- - -

4、- -X »-; *00日 oD0 0 口口口 00口00-34 A DtfoDQogloocl口aaDooDgocl口 Qa0 o a *£|口 Qc!口 Q-5a o-ofl rE»:lr-riL-_!m£r-Fi-E-l:E<:lr-r.L<r<F-L-£-'i.e'ht.mE-mE-r-DL-l: r-L-r-G -7 .= PCIL-r-BL'1:柔光玻璃圖3拋物線反光鏡聚焦模式圖因此，電腦燈具的光學(xué)系統(tǒng)如采用不同的聚焦模式，就會(huì)產(chǎn)生不同的光斑效果。2. 光度參數(shù)光度參數(shù)，是燈光師進(jìn)行場景布光

5、設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)，也是制造廠家必須提供的數(shù)據(jù)。光度參數(shù)應(yīng)包括照度、光斑角（光束角）、有效光通量、平均照度值、照度均勻度、燈具效 率、燈具光效、光斑射距系數(shù)、等照度曲線圖、光強(qiáng)分布曲線圖、照度分布曲線圖、射距、 光斑直徑與照度關(guān)系圖等內(nèi)容。2.1 照度照度高的產(chǎn)品，不代表產(chǎn)品的光效、照度均勻度及光斑效果就好。有些燈具在亮度上不 錯(cuò)，但均勻度、色度很差、暗斑和色斑現(xiàn)象嚴(yán)重。由于電腦燈具為了方便燈光師或使用者在 使用燈具時(shí)，根據(jù)需要能調(diào)出理想的光效，一般都設(shè)計(jì)了燈泡的微調(diào)結(jié)構(gòu)。微調(diào)結(jié)構(gòu)是調(diào)整 燈泡的位置，確保燈泡處于光源系統(tǒng)的反光鏡焦點(diǎn)中心，也是調(diào)整光斑的照度達(dá)到柔和、均 勻的效果。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)注

6、意：微調(diào)結(jié)構(gòu)的燈泡微調(diào)量一般不宜超過2mm 調(diào)節(jié)螺桿應(yīng)有自 鎖限位，以防止由于調(diào)節(jié)而產(chǎn)生脫落、松動(dòng)、超出光效調(diào)節(jié)范圍和不安全現(xiàn)象。值得提出的 是；燈泡微調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一定要確保使用者對(duì)燈具進(jìn)行更換燈泡時(shí)，能準(zhǔn)確地定位在處于 光源系統(tǒng)的反光鏡焦點(diǎn)（fl）的中心位置。對(duì)于燈具的照度測試，我們既要考慮到測試環(huán)境、電壓、測量儀表、光源點(diǎn)燃的時(shí)間及 燈具的投射光軸與被照射平面垂直等條件因素；還要考慮到如何通過燈泡的微調(diào)結(jié)構(gòu)， 將光斑達(dá)到理想的效果。因?yàn)殡娔X燈具的微調(diào)結(jié)構(gòu)，是既可以將光斑的中心點(diǎn)亮度調(diào)高，也可以 將光斑的中心點(diǎn)亮度調(diào)低。因此，制造廠家在測試燈具的照度時(shí)，應(yīng)將燈泡調(diào)整到處于光源 系統(tǒng)的反光鏡

7、焦點(diǎn)的中心位置，使光斑達(dá)到均勻理想的效果。測試照度的方法有兩種：即放射狀基準(zhǔn)線等照度測試法（見圖4）和柵格測試法（見圖5）。10圖4放射狀基準(zhǔn)線等照度測試法圖5柵格測試法2.2照度均勻度燈具照度均勻度的要求，是舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)師特別重視的項(xiàng)目，也是今后燈光行業(yè)對(duì)制造廠家的產(chǎn)品進(jìn)行光學(xué)質(zhì)量參數(shù)的驗(yàn)收和評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一所謂照度均勻度，是有效光斑內(nèi)的平均照度與最高照度值的比值，中心照度與均勻度成 反比。電腦燈具光學(xué)系統(tǒng)如采用的是橢球面反光鏡聚焦模式，最高照度往往都是在光斑的中心，即光斑中心的90%£圍內(nèi)。如中心照度超出此范圍，就說明光學(xué)系統(tǒng)的光源不在反光鏡 焦點(diǎn)（fl）的中心位置或系統(tǒng)的光軸

8、不在一軸線上。照度均勻度的均勻性，是直接影響到光斑的色度和效果。均勻度差的燈具，光斑就會(huì)出 現(xiàn)暗斑和色斑，就像一張白紙，有許多污點(diǎn)一樣不夠潔白。會(huì)直接影響到舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)師對(duì) 場景、人物和渲染劇情氣氛等用光色進(jìn)行創(chuàng)作的效果。因此，我們對(duì)于硬光斑燈具均勻度的 要求應(yīng)大于75%而柔（軟）光斑的燈具均勻度應(yīng)大于 40%采用等照度曲線圖的方法，就 能直觀地從曲線圖上反映出燈具光斑照度的均勻性（見圖6）。提高產(chǎn)品的均勻度，是生產(chǎn)廠家必須重視的項(xiàng)目。因?yàn)榻窈笊a(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)必須有光斑等照度曲線圖。CJ. 2-50.100 0.0750.050 0.02585 GEOK0.D250.050 0,075 QJ

9、00 0.125圖6等照度曲線示意圖2.3燈具效率燈具效率就是光斑的有效光通量與所用光源總光通量的比值，即光的利用率。燈具光效 利用率的高低是直接檢驗(yàn)產(chǎn)品光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理的重要體現(xiàn)。由于現(xiàn)代的電腦燈具均往多功能發(fā)展，光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置了如固定圖案盤、旋轉(zhuǎn)圖案盤、 旋轉(zhuǎn)棱鏡、色片盤、色溫校正盤、漸進(jìn)線性 CY色片、光學(xué)透鏡、玻璃圖案效果盤、線性調(diào)焦鏡等到多種效果盤，能否達(dá)到整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的中心光軸同一軸線，是直接影響到燈具光利 用率的關(guān)鍵所在；影響的燈具的光效損失和投影清晰程度的另一個(gè)原因，就是對(duì)光束起限制作用的各個(gè)效果盤的孔徑、特別設(shè)置的帶孔屏障和透鏡的邊緣，即光闌。由于起著對(duì)限制光 束孔徑和

10、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，我們?cè)谠O(shè)計(jì)光闌孔徑的大小和光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的焦點(diǎn)距離位置時(shí)，既要考慮它在進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)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(duì)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。同時(shí)要確保零部件的制造精度和裝配基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)合理，使所有效果盤的光通孔徑、反光鏡、發(fā)光點(diǎn) 和光學(xué)透鏡盡可能地靠近光軸，形成同心光束的理想效果（見圖7），達(dá)到提高燈具的有效頻閃、性線調(diào)光、性線匚丫帯結(jié)構(gòu)至統(tǒng)。.器案蠶詈囂金學(xué)鐐頭廻合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)同心軸線光通亮即光的利用率。圖7目前由中國演藝技術(shù)協(xié)會(huì)

11、演出場館設(shè)備專業(yè)委員會(huì)負(fù)責(zé)起草的舞臺(tái)燈具光度測試與標(biāo) 注文化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)通過了文化部的審定。舞臺(tái)燈具光度測試與標(biāo)注的文化行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)將為燈光行業(yè)的生產(chǎn)廠家和使用者，對(duì)舞臺(tái)燈具的光度測試和評(píng)價(jià)提供了科學(xué)、實(shí)用、全 面、具體的測試方法與標(biāo)注。因此，今后生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品光度數(shù)據(jù)，應(yīng)包括照度、光斑角（光束角）、有效光通量、平均照度值、照度均勻度、燈具效率、燈具光效、光斑射距系數(shù)、等照度曲線圖、光強(qiáng)分布曲線圖、照度分布曲線圖、射距、光斑直徑與照度關(guān)系圖等內(nèi)容。3. 光斑效果全面衡量電腦燈具的光學(xué)質(zhì)量，應(yīng)該是兩個(gè)方面；即光度參數(shù)與光斑效果。一個(gè)是通過數(shù) 據(jù)來量化，一個(gè)是通過視覺來感觀。由于光斑效果的有些

12、項(xiàng)目是無法進(jìn)行數(shù)據(jù)量化，行業(yè)也 沒有對(duì)此進(jìn)行規(guī)范的統(tǒng)一。因此，造成了生產(chǎn)廠家往往忽略對(duì)此項(xiàng)目的檢驗(yàn)，殊不知光斑效果同樣也是舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)作思維重要依據(jù)的內(nèi)容。為此，我們根據(jù)舞臺(tái)燈光行業(yè)的特性，就電腦燈具的功能結(jié)構(gòu)和光斑效果應(yīng)達(dá)到的要求， 作一些介紹，僅供使用者和生產(chǎn)廠家參考：3.1.圖案效果有圖案效果的電腦燈具，內(nèi)部配置了如固定圖案盤、旋轉(zhuǎn)圖案盤、玻璃圖案盤和金屬圖案盤等，其光束角度一般可以從幾度或十幾度變焦到三十幾度，最大達(dá)可到60度左右，而且都具有線性調(diào)焦和變焦的功能。因此，對(duì)于此類型的燈具，要求每一個(gè)圖案在任何線性角 度的范圍內(nèi)，都應(yīng)清晰、圖像完整，無虛光、模糊現(xiàn)象。之所以提出每一

13、個(gè)圖案在任何線性角度的范圍內(nèi)都應(yīng)清晰的要求。是因?yàn)闊艟叩膱D案盤往往靠近光源，在受到光束的高溫照射后，如金屬圖案片，其厚度一般在0.2伽左右，容易變形，會(huì)產(chǎn)生每一個(gè)圖案的清晰度不一致和模糊的現(xiàn)象。3.2 顏色和CYM效果現(xiàn)代的電腦燈具，一般都具有換色、混色和彩虹（顏色流動(dòng)）等顏色效果， CYME元色混 色系統(tǒng)的設(shè)置，給燈具提供了豐富多彩的顏色數(shù)據(jù)庫。 電腦燈具目前經(jīng)常采用CYME元色混 色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有4種：即圓盤式、直入式、線性式和圓筒式（見圖 8）。圓盤式直入式線性式圓筒式圖8 CYME元色混色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式圓盤式和直入式的CYME元色混色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單， 是直接安裝在部進(jìn)電機(jī)上，進(jìn) 行混色效果；而線性式和園筒式的 CYME元色混色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，則通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 進(jìn)行混色效果。無論采用何種形式的CYME元色混色系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)于電腦燈具出射的光斑顏色，均應(yīng) 達(dá)到柔和、均勻、鮮艷、無明顯的陰影、色斑等現(xiàn)象。確保