[发明专利]照明系统及投射装置

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种光学系统，且特别是有关于一种照明系统与投射装置(projection apparatus)。

【背景技术】

舞台灯在应用上可分为使用发光二极管(light-emitting diode，LED)作为光源的舞台灯及使用超高压汞灯(ultra high pressure lamp，UHPlamp)作为光源的舞台灯。在这两种舞台灯中，由于超高压汞灯的亮度一般而言会较高，因此采用超高压汞灯作为光源的舞台灯在高亮度的应用上比较具有优势。

然而，在采用超高压汞灯作为光源的舞台灯的光学系统设计中，为了让投射出的影像均匀或避免影像边缘的暗角产生，会使用光积分柱(lightintegration rod)来达到这样的要求。然而，舞台灯的图案片(gobo)大多是呈圆形，而光积分柱的出光端则是呈方形。如此一来，由于投射于图案片上的光斑亦呈方形，且当光斑涵盖整个图案片时，会使得光斑相对于图案片有过多的满溢(overfill)，例如方形光斑的四个角落便没有投射于图案片上，这样会使得光斑上有很多的光能量是被浪费的而无法被有效利用。

美国专利公开第20100097808号揭露了一种集光系统的光路设计。美国专利公开第20090079946号揭露了一种光学投影系统，其中反射镜可以对投影镜头组产生的影像形成桶形畸变。中国台湾专利第I300834号揭露了一种照明系统，包括一点光源阵列、一透镜及一准直透镜。美国专利第7052150号揭露了一种积分柱，包括反射输入面与反射输出面，其中反射输入面与反射输出面分别具有孔洞。美国专利第6830339号揭露了一种实心积分柱，包括位于输入侧的反射镜与位于输出侧的反射式偏光件。然而，上述架构还是无法解决光斑相对于图案片有过多的满溢的问题。

【发明内容】

本发明提供一种照明系统，可有效地将光斑的能量集中于图案片上。

本发明提供一种投射装置，具有较佳的光效率。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提出一种照明系统，用于照明一图案片(gobo)。照明系统包括一光源、一光均匀化元件及一桶形失真(barrel distortion)透镜组。光源用于发出一照明光束，以照明图案片。光均匀化元件配置于照明光束的传递路径上，且位于光源与图案片之间。桶形失真透镜组配置于照明光束的传递路径上，且位于光均匀化元件与图案片之间，以使照明光束照射于图案片上的光斑产生桶形畸变(barrel distortion)。并且图案片上光斑的畸变像差符合D_max-D_0.707F＜-10％，其中D_0.707F为光均匀化元件之朝向图案片的一出光端在视场为0.707F所产生的畸变像差，且D_max为出光端在视场为0.707F至1F的区域中所产生的畸变像差之最大值。

本发明之另一实施例提出一种投射装置，包括上述照明系统，且用于投射图案片的影像，其中图案片用于将照明光束转换成一影像光束。投射装置包括一投影镜头，配置于影像光束的传递路径上。

由于本发明的实施例的照明系统与投射装置采用了桶形失真透镜组来使照明光束照射于图案片上的光斑产生桶形畸变，因此光斑相对于图案片的满溢(overfill)程度会较小。如此一来，便能够有效地将光斑的能量集中于图案片上，进而使投射装置的光效率有效提升。

承接上述，本发明提供一种照明系统，用于照明一图案片，该照明系统包括：

一光源，用于发出一照明光束，以照明该图案片；

一光均匀化元件，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该光源与该图案片之间；以及

一桶形失真透镜组，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该光均匀化元件与该图案片之间，其中该照明光束通过该桶形失真透镜组照射于该图案片上的一光斑产生桶形畸变。

所述的照明系统，其中，该光斑的畸变像差符合D_max-D_0.707F＜-10％，其中D_0.707F为该光均匀化元件的朝向该图案片的一出光端在视场为0.707F所产生的畸变像差，且D_max为该出光端在视场为0.707F至1F的区域中所产生的畸变像差的最大值。