[发明专利]导光管及其应用的光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学系统的光线均化装置，特别涉及一种导光管及应用该导光管的光学系统。

背景技术

在投影装置中，导光管是一重要光学元件，利用柱状的导光管，使得光线在导光管内经过多次反射，从而达成均匀照明的目的。如图1所示，现有投影装置的光学系统主要包括一光源100，其具有椭圆面聚光罩102及弧光灯101；一个柱状实心导光管120及一个旋转滤光器130。所述聚光罩102具有第一焦点F₁以及第二焦点F₂，所述弧光灯101位于该聚光罩102的第一焦点F₁处，所述导光管120的一端面位于该聚光罩102的第二焦点F₂处。由光源100发出的光线由导光管120的一端进入导光管120，所述光线由导光管120内壁与外部空气间的全内反射在所述导光管120内经过多次反射后得到光线均化的效果；被均化的光线由所述导光管120中出射后照射在所述滤光器130上，因该滤光器130由一马达驱动其旋转，故照射在滤光器130上的光线将依序产生红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的三原色，并利用人的视觉暂留达到全彩显像的效果。

为达到更好的投影效果，所述投影装置通常采用具有高光通量输出、高发光效率、性能稳定、寿命长等特性的弧光灯，如高压汞灯、氙气灯、金属卤素灯等。此类光源皆属于高亮度放电灯泡，其特点在于在两电极之间间隔一段短距离，通常称之为灯弧间距，再由石英包覆，并在其内填充混合气体，当电流通入灯芯时，高压电极尖端放电将气体离子激发至高能阶，当气体离子由高能阶降回低能阶时，能量将以光的形式释放出来形成光源。请参阅图2，现有的导光管120的亮度模拟图表，由于该光源中的两个电极的存在，使由灯芯位置处通过的光线被阻挡，使得所述导光管120中心位的光线不足。同时因为导光管120是利用光线的全反射现象将入光线均化后由出射端射出，光线入射之导光管120之后与导光管120的内壁的法线之间的夹角必须大于该导光管120的全反射临界角，因此该导光管120能利用的有效光线范围为与导光管120的入射端面的法线之间的夹角的绝对值小于15度范围内。因此由光源发出的光线的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可增加中心亮度且可提高光线利用率的导光管。

还有必要体提供一种应用该导光管的光学系统。

一种导光管，其为一透光实心柱体，其包括一个入射端面、一个出射端面及侧壁，所述导光管的入射端面为一曲面。

一种光学系统，其包括一个光源及一个导光管，该光源包括一个椭圆面聚光罩及一个弧光灯。所述导光管为一透光实心柱体，其包括一个入射端面、一个出射端面及侧壁，所述导光管的入射端面为一曲面。所述聚光罩具有一个第一焦点以及一个第二焦点，所述弧光灯位于该聚光罩的第一焦点处，所述导光管的入射端面中心位于所述聚光罩第一焦点以外，且不与所述聚光罩的第二焦点重合。

相较现有技术，该导光管采用将入射端面设计为曲面，从而将原本无法利用的一些无效光线经折射后变成可利用的有效光线，增加光线的利用率，同时增加光线在导光管内的反射光程，从而增加导光管中心的亮度。

附图说明

图1是现有的一种投影装置的光学系统的示意图；

图2是图1中光学系统的亮度模拟示意图；

图3是本发明导光管第一较佳实施例的示意图；

图4是图3中导光管使用状态示意图；

图5是图3中光学系统的亮度模拟示意图；

图6是本发明导光管第二较佳实施例的示意图；

图7是图6中导光管使用状态示意图。

具体实施方式

请参阅图3，本发明导光管的第一较佳实施例，该导光管220为一个透光的实心柱体，其包括侧壁222、一入射端面224及一出射端面226。其中，入射端面224为一曲面，本实施例中采用一内凹的曲面，光线由该入射端面224处入射，并经该实心导光管220的侧壁222在该导光管220内进行多次全反射后得到由出射端面226处射出的均匀光线。