技术领域
[0001] 本发明涉及光学元件领域，特别是涉及一种用于舞台灯的光学装置。
相关背景技术
[0002] 现有技术中的光学装置，不能调整发光区域和颜色，无法满足出光多样化和动态变化的需求，在面对复杂多变的场景时，无法提供足够的灵活性和创意空间。要实现发光区域和颜色的调整，往往需要多组光学元件，增加了运营成本，也与现代社会对环保和可持续发展的要求相悖。对于特殊的场景，需要营造特写区域(光照更为集中、亮度更大)和氛围区域(光照更为发散，照亮周围背景)，现有技术中的解决方案是采用多组光学元件及光源，增加运营成本及安装空间。因此，本着保证运营成本、减小光学装置体积的原则，设计一款可调整发光区域和颜色的光学装置，是技术人员急需解决的技术问题。
具体实施方式
[0032] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033] 如图1‑13所示，本发明一实施例提供了一种用于舞台灯的光学装置，包括：准直窗镜1、第一反射罩2、光导构件3以及第二反射罩4；
[0034] 如图5‑10所示，所述光导构件3包括第一光导31以及第二光导32；所述第一光导31包括导光柱5、第一包层6以及第一透明罩311；所述第二光导32包括导光柱5、第二包层7、第三包层8以及第二透明罩321；
[0035] 所述导光柱5为实心透明圆柱体，其半径为R1、折射率为n1；所述第一包层6、所述第二包层7以及所述第三包层8均为空心透明圆柱体，其内圈半径为R2、外圈半径为R3、折射率为n2，R3＞R2；n1＞n2，R1＝R2；
[0036] 所述第一包层6、所述第二包层7以及所述第三包层8均与所述导光柱5同心设置，由右至左依次套设在所述导光柱5的外侧；导光柱5内传输的光在所述第一包层6、所述第二包层7以及所述第三包层8与所述导光柱5的接触面发生全反射；
[0037] 所述导光柱5的右侧为出光端，所述导光柱5的左侧为进光端；所述第一包层6的右侧与所述导光柱5的出光端面存在距离D1；所述第一包层6的左侧与所述第二包层7的右侧连接；所述第二包层7的左侧与所述第三包层8的右侧存在距离D3；所述第三包层8的左侧与所述导光柱5的进光端面平齐；
[0038] 所述第一透明罩311为一端开口、一端封闭的空心透明圆柱体，其封闭一端的内侧与所述导光柱5的出光端连接；其开口一端与所述第一包层6的外侧密封连接；所述第一透明罩311与所述导光柱5同心设置；所述第一透明罩311的内圈半径为R4、折射率为n2，R4＞R3；所述第一透明罩311的内腔长度为D2，D2＞D1；所述第二透明罩321套设在所述第二包层7的左侧与所述第三包层8的右侧，所述第二透明罩321的折射率为n3，n3＞n1；
[0039] 所述导光柱5、所述第一包层6与所述第一透明罩311之间围成第一封闭空间A；所述第二包层7、所述第三包层8与所述第二透明罩321之间围成第二封闭空间B；所述第一封闭空间A内填充有折射率为nA的液体A，所述第二封闭空间B内填充有折射率为nB的液体B；通过调整液体A、液体B的折射率实现光在导光柱5指定区域(液体A、液体B与导光柱5的接触面)的全反射或透射；
[0040] 所述导光柱5的出光一侧设置有所述准直窗镜1，所述导光柱5的进光一侧设置有所述第二反射罩4；所述准直窗镜1，所述第二反射罩4之间设置有所述第一反射罩2；所述第一反射罩2、所述第二反射罩4的反光面均设置有高反射率涂层，如镜面反射银。
[0041] 可选的，所述准直窗镜1的中间设置有准直透镜，所述准直透镜的外圈为平面窗片，所述准直透镜用于准直所述第一光导31的出射光，所述平面窗片用于透射所述第二反射罩4、所述第一反射罩2的出射光；所述第二反射罩4、所述第一反射罩2用于反射所述第二光导32的出射光。
[0042] 可选的，如图3‑4所示，所述第一反射罩2截面为等腰梯形的空心环，小圈一侧的尺寸与所述第二反射罩4的尺寸匹配，大圈一侧的尺寸与所述准直窗镜1的尺寸匹配；所述第二反射罩4包括反射罩主体、反射罩通孔，所述反射罩通孔与所述第二透明罩321的外径匹配并套设在所述第二透明罩321的外侧。
[0043] 可选的，如图9所示，所述第二包层7朝向所述第三包层8的一侧一体成型的设置有第三反射部71，所述第三反射部71为空心透明变径圆柱体，其长度小于D3、内圈半径为R2、外圈半径为R2‑R3、折射率为n2；所述第三反射部71的外圈为弧形曲面，外圈半径为R2处的曲面曲率小于外圈半径为R3处的曲面曲率；所述弧形曲面设置有高反射率涂层。
[0044] 可选的，如图7、10所示，所述第二透明罩321包括一体成型的第一透明柱3211以及第二透明柱3212；所述第一透明柱3211、所述第二透明柱3212为内径相同的空心圆柱体；所述第一透明柱3211的外径小于所述第二透明柱3212的外径；沿所述第二透明柱3212的轴向对称设置有两个第一通孔3213；沿所述第二透明柱3212的轴向对称设置有两个第二液孔3214，两个所述第二液孔3214分别连通沿所述第二透明柱3212径向设置的两个第三液孔
3215；所述第一透明罩311上设置有注液孔312，所述第一通孔3213通过透明连接管313与所述注液孔312连通；所述第三包层8的右侧与所述第三液孔3215的左侧平齐；所述第一通孔
3213用于所述第一封闭空间A内液体的填充与释放；所述第二液孔3214、所述第三液孔3215用于所述第二封闭空间B内液体的填充与释放。
[0045] 可选的，所述第一透明柱3211的外侧设置有毛化层(即漫反射层)，增加透射光的均匀度及出光范围。当第一透明柱3211为玻璃或石英材料时，通过氢氟酸、盐酸、毛玻璃粉的混合溶液对第一透明柱3211的外侧进行毛化处理，形成毛化层。
[0046] 可选的，如图12所示，当nA＝n2时，导光柱5内传输的光在所述液体A与所述导光柱5的接触面发生全反射；此时，导光柱5内传输的光在导光柱5内发生全反射；当nA＝n1时，导光柱5内传输的光穿过导光柱5并在所述液体A与所述第一透明罩311轴向的接触面发生全反射。
[0047] 可选的，当nB＝n2时，导光柱5内传输的光在所述液体B与所述导光柱5的接触面发生全反射；此时，导光柱5内传输的光在导光柱5内发生全反射；当n3＞nB≥n1时，导光柱5内传输的光穿过导光柱5、所述液体B并经所述第一透明柱3211透射至外侧，经由第二反射罩4、第一反射罩2出射至外部。
[0048] 可选的，所述导光柱5、所述第一包层6、所述第二包层7、所述第三包层8、所述第一透明罩311、所述第二透明罩321、所述透明连接管313的材质为玻璃、石英或塑料。
[0049] 可选的，所述液体A、所述液体B为透明无色液体；或，所述液体A、所述液体B为透明有色液体；或，所述液体A、所述液体B为内部填充了荧光粒子的透明液体。实现不同发光区域颜色的调整。
[0050] 可选的，所述舞台灯发出的光为激光或LED光，光经由耦合装置耦合进导光柱5。
[0051] 可选的，所述第一通孔3213、所述第二液孔3214均与注液模块连接，注液模块具有注液功能和抽吸功能，可向指定通孔内注入指定折射率的液体。
[0052] 光学装置的工作原理：光学装置中的光导构件3通过改变第一光导31以及第二光导32内液体的折射率，实现出射光在不同区域能量/亮度的改变，实现出光区域的大小可控且发光均匀，如：nA＝n1或nA＝n2、nB＝n2，光的出射区域为透过准直透镜的照明区域；如n1＜nB、nA＝n1或nA＝n2，光的出射区域为经第一反射罩2、第二反射罩4的照明区域和透过准直透镜的照明区域。本领域技术人员可根据需要调整液体A、液体B以改变不同区域的出光量。通过改变液体A、液体B的颜色，可实现不同照射区域的颜色改变。
[0053] 将光学装置应用于舞台灯，透过准直透镜的照明区域为特写区域，此区域的光照更为集中、亮度更大，经第一反射罩2、第二反射罩4的照明区域为氛围区域，此区域的光照发散用于营造周边环境的氛围，发光区域和颜色都可调整，用少量光学元件实现了多种氛围的营造。
[0054] 最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
