专利名称：非对称式照明系统及非对称式投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明系统及投影装置，特别涉及一种非对称式照明系统及非对称式投影装置。
背景技术：
近年来，投影装置已被广泛地使用于会议室、大型会场、电影院与家庭剧院组等等场合以提供大面积的影像。一般而言，较常见的投影装置为液晶显示(Liquid CrystalDisplay, IXD)投影装置、数字光处理(Digital Light Processing, DLP)投影装置以及娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon,以下简称为LCoS)投影装置。液晶显示投影装置因运作时光线是以穿透的方式通过液晶显示面板，属于穿透式投影机。而数字光处理投影装置与硅基液晶投影装置则是靠光线以反射的方式进行投射，属于反射式投影机。其中，液晶显示投影装置与硅基液晶投影装置的所使用的光线均为线性偏振(Linear Polarized)光。 无论是液晶显示投影装置、数字光源处理投影装置或硅基液晶投影装置，为了使投射至屏幕上的影像的亮度均匀，在投影装置中会利用透镜阵列以使投影装置中光源所射出的光线可以均匀化。由于目前市面上连接投影装置的显示装置均具有四比三或十六比九的显示画面，因此，现有的透镜阵列中每一透镜是设计为一矩形透镜，使得发光单元所发射出的光线经过透镜阵列中每一透镜后形成一矩形光束(长宽比为四比三或十六比九，请参照图1A，为现有透镜阵列于第三平面的俯视结构示意图，其中，第三平面为XY平面，长宽比为P Q)，进而使得投射于面板上的投影面积为矩形，以迎合实际显示装置所需投射面积的长宽比。请参照图IB与图1C，分别为光线入射两个现有透镜阵列于第一平面与第二平面的剖视示意图。其中，透镜阵列60a对应透镜阵列60b，也就是说，透镜IOa对应于透镜12a，透镜IOb对应于透镜12b，透镜IOc对应于透镜12c，透镜IOd对应于透镜12d，透镜Ilb对应于透镜13b，透镜Ilc对应于透镜13c，透镜Ild对应于透镜13d。由于光线需经过相对应的二透镜才可被投影装置有效地利用，然而现有透镜阵列中每一透镜是为一矩形透镜，使得于第一平面(即XZ平面)入射透镜IOa与透镜12a的有效光线角度0 x大于于第二平面(即YZ平面)入射透镜IOa与透镜12a的有效光线角度0 Y，造成于第二平面入射透镜IOa与透镜12a的有效光线少于第一平面入射透镜IOa与透镜12a的有效光线，进而造成第二平面有效可利用的光能量损失(透镜阵列60a与透镜阵列62a中其它相对应的二透镜则以此类推)。因此，现有投影装置具有光线使用率不高的问题。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的在于提出一种非对称照明系统与非对称投影装置，藉以解决现有技术所存在的问题，以提高光线使用率。依据本发明所揭露的非对称照明系统包括一透镜阵列与一聚光元件。聚光元件于一第一轴向具有一第一焦距，于一第二轴向具有一第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。透镜阵列接收光线以形成多个正方形光束，聚光元件接收每一正方形光束，并调整每一正方形光束的长宽比，以投射出一矩形光束。在一实施例中，透镜阵列包括多个第一透镜，每一第一透镜是为一正方形透镜。依据本发明所揭露的非对称式投影装置包括一非对称式照明系统与一面板。非对称式照明系统包括一透镜阵列与一聚光元件。聚光元件于一第一轴向具有一第一焦距，于一第二轴向具有一第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。透镜阵列接收光线以形成多个正方形光束，聚光元件接收每一正方形光束，并调整每一正方形光束的长宽比，以投射一矩形光束至面板。在一实施例中，面板系为一数字微型镜装置(Digital Micromirror Device,DMD)。在一实施例中，投影装置还包括一偏极化分光单元，透镜阵列配置于偏极化分光单元与聚光元件之间，偏极化分光单元使部分光线经过透镜阵列与聚光元件而入射于面 板。在一实施例中，面板是为一娃基液晶面板(Liquid Krystal on Silicon Panel,LCoS Panel)。在一实施例中，透镜阵列包括多个第一透镜，每一第一透镜是为一正方形透镜。依据本发明所揭露的非对称照明系统与非对称投影装置，可通过透镜阵列的设置，而获得均匀的正方形光束。可通过聚光元件于第一轴向与第二轴向上具有不同焦距的设计，调整正方形光束的长宽比，以达照明或投射画面的需求。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图IA为现有透镜阵列于第三平面的俯视结构示意图；图IB为光线入射两个现有透镜阵列于第一平面的剖视示意图；图IC为光线入射两个现有透镜阵列于第二平面的剖视示意图；图2A为依据本发明所揭露的投影装置的一实施例于第一平面的剖视结构示意图；图2B为依据本发明所揭露的投影装置的一实施例于第二平面的剖视结构示意图；图3A为依据图IA的一透镜阵列的于第三平面的结构示意图；图3B为光线入射图IA的二透镜阵列于第一平面的剖视示意图；图3C为光线入射图IA的二透镜阵列于第二平面的剖视示意图；图4为依据图IA的正方形光束与矩形光束的截面示意图；图5A为依据本发明所揭露的投影装置的另一实施例于第一平面的剖视结构示意图；图5B为依据本发明所揭露的投影装置的另一实施例于第二平面的剖视结构示意图。其中，附图标记10a、10b、10c、IOd 透镜12a、12b、12c、12d 透镜
I lb、11c、I Id 透镜13b、13c、13d 透镜52正方形光束54矩形光束60a、60b、112a、112b 透镜 阵列70照明透镜组72第一透镜100、200非对称式投影装置102非对称式照明系统104 面板108聚光元件110光源模块114 第二透镜116第三透镜202偏极化分光单元
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述请参照图2A与图2B，分别为依据本发明所揭露的非对称式投影装置的一实施例于第一平面与第二平面的剖视结构示意图。非对称式投影装置100包括非对称式照明系统102与面板104。在本实施例中，非对称式投影装置100可为但不限于数字光处理投影机(Digital Light Processing Projector, DLP Projector),面板 104 可为但不限于数字微型镜装置(Digital Micromirror Device, DMD)。非对称式照明系统102可包括但不限于光源模块110、透镜阵列112a、透镜阵列112b、照明透镜组70与聚光元件108。光源模块110用以发出光线，透镜阵列112a、112b配置于光线的传递路径上，照明透镜组70配置于光源110与透镜阵列112a、112b之间。在本实施例中，非对称式照明系统102所包括的透镜阵列数量可为但不限于两个，但本实施例并非用以限定本发明，也就是说，非对称式照明系统102所包括的透镜阵列数量也可为一个，需注意的是，当透镜阵列数量为一个时，透镜阵列的相对两侧面分别具有相对应的曲面。其中，光源模块110可依据不同时间选择性地发出红光光线、绿光光线或蓝光光线，且光源模块110可包括多个发光二极管(Light EmittingDiode, LED)，照明透镜组70可为但不限于远心透镜组，但本实施例并非用以限定本发明。在本实施例中，请参照图3A，为依据图IA的一透镜阵列的于第三平面的俯视结构示意图。其中，第三平面为XY平面。透镜阵列112a可包括但不限于二十五个第一透镜72，每一第一透镜72是为一正方形透镜。在本实施例中，二十五个第一透镜72是以5X5的正方形阵列方式沿第一轴向(即X轴)与第二轴向(即Y轴)排列，第一轴向与第二轴向相互垂直，但本实施例并非用以限定本发明。也就是说，第一透镜72也可以环形阵列进行排列，实际第一透镜72的排列方式需依据实际需求进行调整。需注意的是，每一第一透镜72的长度L与宽度W的比例为一比一。请参照图3B与图3C，分别为光线入射图IA的二透镜阵列于第一平面与第二平面的剖视示意图。从图3B与图3C可知，透镜阵列112a中的第一透镜72以一对一的方式相对应于透镜阵列112b中的第一透镜72。由于第一透镜72是为正方形透镜，使得沿第一轴向(即X方向)入射相对应二透镜的有效光线角度9/等于沿第二轴向(即Y方向)入射相对应二透镜的有效光线角度eY’，进而使光线经过透镜阵列112a与透镜阵列112b后形成多个均匀的正方形光束52。请参照图2A与图2B，聚光元件108于第一轴向(即X轴)具有第一焦距，于第二轴向(即Y轴)具有第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。在本实施例中，聚光元件108可包括但不限于第二透镜114与第三透镜116，因此第一焦距与第二焦距可通过调整第二透镜114与第三透镜116之间的相对关系与参数(例如但不限于材质、相对距离或曲率半径)进行调整。接着，请参照图2A、图2B与图4，图4为依据图IA的正方形光束与矩形光束的截面示意图。光源模块110所发出的光线(即红光光线、绿光光线或蓝光光线)经过照明透镜组70而投射于透镜阵列112a、112b中的每一第一透镜72而形成多个正方形光束52。由 于每一第一透镜72于第三平面(即XY平面)的长度L与宽度W的比例为一比一，故光线经过每一第一透镜72后形成一正方形光束52 (如图4所示)。聚光元件108接收正方形光束52，并将每一正方形光束52的长宽比(即L W = I I)调整成矩形光束54的长宽比(也就是面板104的长宽比(即D C))，以投射至面板104。其中，面板104的长宽比可为但不限于四比三或十六比九，可依据实际需求进行调整。需注意的是，聚光元件108的第一焦距与第二焦距的比例与面板104的长宽比有关。以下针对上述实施例进行实验。当聚光元件108的第一焦距为34毫米(millimeter, mm)，第二焦距为23毫米时，面板104于第一轴向(即X轴)所获得的影像(即面板104的长度C)为5. 22毫米，面板104于第二轴向(即Y轴)所获得的影像(即面板104的宽度D)为3. 5毫米。从上述实验可知，第一焦距与第二焦距的长度比约略等于面板104的长宽比(即聚光元件108的第一焦距与第二焦距的比例与面板104的长宽比有关)，但本实验并非用以限定本发明。上述实施例所描述的投影装置为数字光处理投影机，但本实施例并非用以限定本发明。也就是说，依据本发明所揭露的非对称式投影装置也可为硅基液晶投影机(LiquidCrystal on Silicon Projector, LCoS Projector)。详细的描述请参照图 5A 与图 5B,分别为依据本发明所揭露的非对称式投影装置的另一实施例于第一平面与第二平面的剖视结构示意图。在本实施例中，非对称式投影装置200可包括非对称式照明系统102与面板104外，还可包括偏极化分光单元202。偏极化分光单元202配置于光源110与透镜阵列112之间，以使部分光线经过透镜阵列112与聚光元件108后而入射于面板104。其中非对称式投影装置200可为但不限于硅基液晶投影机，面板104可为但不限于硅基液晶面板。更详细地说，由于硅基液晶投影机是由具有特定偏振状态的光线投射于面板104而产生画面，因此，当非对称式投影装置200为硅基液晶投影机时，非对称式投影装置200需具有偏极化分光单元202而使部分光源100所发出光线经过透镜阵列112a、112b与聚光元件108后可投射于面板104，以产生画面。其中，特定偏振状态可为P型偏振态，也可为S型偏振态，可依据实际需求进行调整。依据本发明所揭露的非对称照明系统与非对称投影装置，可通过透镜阵列的设置，而获得均匀的正方形光源。可通过聚光元件于第一轴向与第二轴向上具有不同焦距的设计，调整正方形光束的长宽比，以达到照明或投影的需求，进而增加光线使用率。其中，第一焦距与第二焦距的比例与面板104的长宽比有关。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种非对称式照明系统，其特征在于，包括 一透镜阵列，用以接收一光线而形成多个正方形光束；以及 一聚光元件，于一第一轴向具有一第一焦距，于一第二轴向具有一第二焦距，该第一焦距不等于该第二焦距，该聚光元件接收该些正方形光束，并调整该些正方形光束的长宽比，以投射出一矩形光束。
2.根据权利要求I所述的非对称式照明系统，其特征在于，该透镜阵列包括多个第一透镜，每一该第一透镜为一正方形透镜。
3.一种非对称式投影装置，其特征在于，包括 一面板； 一透镜阵列，用以接收一光线而形成多个正方形光束；以及 一聚光元件，于一第一轴向具有一第一焦距，于一第二轴向具有一第二焦距，该第一焦距不等于该第二焦距，该聚光元件接收该些正方形光束，并调整该些正方形光束的长宽比，以投射一矩形光束至该面板。
4.根据权利要求3所述的非对称式投影装置，其特征在于，该面板为一数字微型镜装置。
5.根据权利要求3所述的非对称式投影装置，其特征在于，该投影装置还包括一偏极化分光单元，该透镜阵列配置于该偏极化分光单元与该聚光元件之间，该偏极化分光单元使部分该光线经过该透镜阵列与该聚光元件而入射于该面板。
6.根据权利要求5所述的非对称式投影装置，其特征在于，该面板为一硅基液晶面板。
7.根据权利要求3所述的非对称式投影装置，其特征在于，该透镜阵列包括多个第一透镜，每一该第一透镜为一正方形透镜。
全文摘要
一种非对称式照明系统及非对称式投影装置，非对称式照明系统包括透镜阵列与聚光元件，其中，聚光元件于第一轴向与第二轴向的焦距不同。透镜阵列接收光线以形成多个正方形光束，聚光元件可接收每一正方形光束，并通过第一轴向与第二轴向焦距的不同而调整正方形光束的长宽比，以投射出一矩形光束。
文档编号G03B21/14GK102768456SQ20111012638
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月4日
发明者卢文记, 孔建平, 洪维毅, 许焜程 申请人:前鼎光电股份有限公司