專利名稱：非對稱式照明系統(tǒng)及非對稱式投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明系統(tǒng)及投影裝置，特別涉及一種非對稱式照明系統(tǒng)及非對稱式投影裝置。
背景技術(shù)：
近年來，投影裝置已被廣泛地使用于會議室、大型會場、電影院與家庭劇院組等等場合以提供大面積的影像。一般而言，較常見的投影裝置為液晶顯示(Liquid CrystalDisplay, IXD)投影裝置、數(shù)字光處理(Digital Light Processing, DLP)投影裝置以及娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon,以下簡稱為LCoS)投影裝置。液晶顯示投影裝置因運(yùn)作時光線是以穿透的方式通過液晶顯示面板，屬于穿透式投影機(jī)。而數(shù)字光處理投影裝置與硅基液晶投影裝置則是靠光線以反射的方式進(jìn)行投射，屬于反射式投影機(jī)。其中，液晶顯示投影裝置與硅基液晶投影裝置的所使用的光線均為線性偏振(Linear Polarized)光。 無論是液晶顯示投影裝置、數(shù)字光源處理投影裝置或硅基液晶投影裝置，為了使投射至屏幕上的影像的亮度均勻，在投影裝置中會利用透鏡陣列以使投影裝置中光源所射出的光線可以均勻化。由于目前市面上連接投影裝置的顯示裝置均具有四比三或十六比九的顯示畫面，因此，現(xiàn)有的透鏡陣列中每一透鏡是設(shè)計為一矩形透鏡，使得發(fā)光單元所發(fā)射出的光線經(jīng)過透鏡陣列中每一透鏡后形成一矩形光束(長寬比為四比三或十六比九，請參照圖1A，為現(xiàn)有透鏡陣列于第三平面的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中，第三平面為XY平面，長寬比為P Q)，進(jìn)而使得投射于面板上的投影面積為矩形，以迎合實際顯示裝置所需投射面積的長寬比。請參照圖IB與圖1C，分別為光線入射兩個現(xiàn)有透鏡陣列于第一平面與第二平面的剖視示意圖。其中，透鏡陣列60a對應(yīng)透鏡陣列60b，也就是說，透鏡IOa對應(yīng)于透鏡12a，透鏡IOb對應(yīng)于透鏡12b，透鏡IOc對應(yīng)于透鏡12c，透鏡IOd對應(yīng)于透鏡12d，透鏡Ilb對應(yīng)于透鏡13b，透鏡Ilc對應(yīng)于透鏡13c，透鏡Ild對應(yīng)于透鏡13d。由于光線需經(jīng)過相對應(yīng)的二透鏡才可被投影裝置有效地利用，然而現(xiàn)有透鏡陣列中每一透鏡是為一矩形透鏡，使得于第一平面(即XZ平面)入射透鏡IOa與透鏡12a的有效光線角度0 x大于于第二平面(即YZ平面)入射透鏡IOa與透鏡12a的有效光線角度0 Y，造成于第二平面入射透鏡IOa與透鏡12a的有效光線少于第一平面入射透鏡IOa與透鏡12a的有效光線，進(jìn)而造成第二平面有效可利用的光能量損失(透鏡陣列60a與透鏡陣列62a中其它相對應(yīng)的二透鏡則以此類推)。因此，現(xiàn)有投影裝置具有光線使用率不高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提出一種非對稱照明系統(tǒng)與非對稱投影裝置，藉以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，以提高光線使用率。依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱照明系統(tǒng)包括一透鏡陣列與一聚光元件。聚光元件于一第一軸向具有一第一焦距，于一第二軸向具有一第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。透鏡陣列接收光線以形成多個正方形光束，聚光元件接收每一正方形光束，并調(diào)整每一正方形光束的長寬比，以投射出一矩形光束。在一實施例中，透鏡陣列包括多個第一透鏡，每一第一透鏡是為一正方形透鏡。依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱式投影裝置包括一非對稱式照明系統(tǒng)與一面板。非對稱式照明系統(tǒng)包括一透鏡陣列與一聚光元件。聚光元件于一第一軸向具有一第一焦距，于一第二軸向具有一第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。透鏡陣列接收光線以形成多個正方形光束，聚光元件接收每一正方形光束，并調(diào)整每一正方形光束的長寬比，以投射一矩形光束至面板。在一實施例中，面板系為一數(shù)字微型鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。在一實施例中，投影裝置還包括一偏極化分光單元，透鏡陣列配置于偏極化分光單元與聚光元件之間，偏極化分光單元使部分光線經(jīng)過透鏡陣列與聚光元件而入射于面 板。在一實施例中，面板是為一娃基液晶面板(Liquid Krystal on Silicon Panel,LCoS Panel)。在一實施例中，透鏡陣列包括多個第一透鏡，每一第一透鏡是為一正方形透鏡。依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱照明系統(tǒng)與非對稱投影裝置，可通過透鏡陣列的設(shè)置，而獲得均勻的正方形光束?？赏ㄟ^聚光元件于第一軸向與第二軸向上具有不同焦距的設(shè)計，調(diào)整正方形光束的長寬比，以達(dá)照明或投射畫面的需求。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖IA為現(xiàn)有透鏡陣列于第三平面的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB為光線入射兩個現(xiàn)有透鏡陣列于第一平面的剖視示意圖；圖IC為光線入射兩個現(xiàn)有透鏡陣列于第二平面的剖視示意圖；圖2A為依據(jù)本發(fā)明所揭露的投影裝置的一實施例于第一平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為依據(jù)本發(fā)明所揭露的投影裝置的一實施例于第二平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為依據(jù)圖IA的一透鏡陣列的于第三平面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為光線入射圖IA的二透鏡陣列于第一平面的剖視示意圖；圖3C為光線入射圖IA的二透鏡陣列于第二平面的剖視示意圖；圖4為依據(jù)圖IA的正方形光束與矩形光束的截面示意圖；圖5A為依據(jù)本發(fā)明所揭露的投影裝置的另一實施例于第一平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5B為依據(jù)本發(fā)明所揭露的投影裝置的另一實施例于第二平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記10a、10b、10c、IOd 透鏡12a、12b、12c、12d 透鏡
I lb、11c、I Id 透鏡13b、13c、13d 透鏡52正方形光束54矩形光束60a、60b、112a、112b 透鏡 陣列70照明透鏡組72第一透鏡100、200非對稱式投影裝置102非對稱式照明系統(tǒng)104 面板108聚光元件110光源模塊114 第二透鏡116第三透鏡202偏極化分光單元
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述請參照圖2A與圖2B，分別為依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱式投影裝置的一實施例于第一平面與第二平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。非對稱式投影裝置100包括非對稱式照明系統(tǒng)102與面板104。在本實施例中，非對稱式投影裝置100可為但不限于數(shù)字光處理投影機(jī)(Digital Light Processing Projector, DLP Projector),面板 104 可為但不限于數(shù)字微型鏡裝置(Digital Micromirror Device, DMD)。非對稱式照明系統(tǒng)102可包括但不限于光源模塊110、透鏡陣列112a、透鏡陣列112b、照明透鏡組70與聚光元件108。光源模塊110用以發(fā)出光線，透鏡陣列112a、112b配置于光線的傳遞路徑上，照明透鏡組70配置于光源110與透鏡陣列112a、112b之間。在本實施例中，非對稱式照明系統(tǒng)102所包括的透鏡陣列數(shù)量可為但不限于兩個，但本實施例并非用以限定本發(fā)明，也就是說，非對稱式照明系統(tǒng)102所包括的透鏡陣列數(shù)量也可為一個，需注意的是，當(dāng)透鏡陣列數(shù)量為一個時，透鏡陣列的相對兩側(cè)面分別具有相對應(yīng)的曲面。其中，光源模塊110可依據(jù)不同時間選擇性地發(fā)出紅光光線、綠光光線或藍(lán)光光線，且光源模塊110可包括多個發(fā)光二極管(Light EmittingDiode, LED)，照明透鏡組70可為但不限于遠(yuǎn)心透鏡組，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。在本實施例中，請參照圖3A，為依據(jù)圖IA的一透鏡陣列的于第三平面的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。其中，第三平面為XY平面。透鏡陣列112a可包括但不限于二十五個第一透鏡72，每一第一透鏡72是為一正方形透鏡。在本實施例中，二十五個第一透鏡72是以5X5的正方形陣列方式沿第一軸向(即X軸)與第二軸向(即Y軸)排列，第一軸向與第二軸向相互垂直，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。也就是說，第一透鏡72也可以環(huán)形陣列進(jìn)行排列，實際第一透鏡72的排列方式需依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。需注意的是，每一第一透鏡72的長度L與寬度W的比例為一比一。請參照圖3B與圖3C，分別為光線入射圖IA的二透鏡陣列于第一平面與第二平面的剖視示意圖。從圖3B與圖3C可知，透鏡陣列112a中的第一透鏡72以一對一的方式相對應(yīng)于透鏡陣列112b中的第一透鏡72。由于第一透鏡72是為正方形透鏡，使得沿第一軸向(即X方向)入射相對應(yīng)二透鏡的有效光線角度9/等于沿第二軸向(即Y方向)入射相對應(yīng)二透鏡的有效光線角度eY’，進(jìn)而使光線經(jīng)過透鏡陣列112a與透鏡陣列112b后形成多個均勻的正方形光束52。請參照圖2A與圖2B，聚光元件108于第一軸向(即X軸)具有第一焦距，于第二軸向(即Y軸)具有第二焦距，其中，第一焦距不等于第二焦距。在本實施例中，聚光元件108可包括但不限于第二透鏡114與第三透鏡116，因此第一焦距與第二焦距可通過調(diào)整第二透鏡114與第三透鏡116之間的相對關(guān)系與參數(shù)(例如但不限于材質(zhì)、相對距離或曲率半徑)進(jìn)行調(diào)整。接著，請參照圖2A、圖2B與圖4，圖4為依據(jù)圖IA的正方形光束與矩形光束的截面示意圖。光源模塊110所發(fā)出的光線(即紅光光線、綠光光線或藍(lán)光光線)經(jīng)過照明透鏡組70而投射于透鏡陣列112a、112b中的每一第一透鏡72而形成多個正方形光束52。由 于每一第一透鏡72于第三平面(即XY平面)的長度L與寬度W的比例為一比一，故光線經(jīng)過每一第一透鏡72后形成一正方形光束52 (如圖4所示)。聚光元件108接收正方形光束52，并將每一正方形光束52的長寬比(即L W = I I)調(diào)整成矩形光束54的長寬比(也就是面板104的長寬比(即D C))，以投射至面板104。其中，面板104的長寬比可為但不限于四比三或十六比九，可依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。需注意的是，聚光元件108的第一焦距與第二焦距的比例與面板104的長寬比有關(guān)。以下針對上述實施例進(jìn)行實驗。當(dāng)聚光元件108的第一焦距為34毫米(millimeter, mm)，第二焦距為23毫米時，面板104于第一軸向(即X軸)所獲得的影像(即面板104的長度C)為5. 22毫米，面板104于第二軸向(即Y軸)所獲得的影像(即面板104的寬度D)為3. 5毫米。從上述實驗可知，第一焦距與第二焦距的長度比約略等于面板104的長寬比(即聚光元件108的第一焦距與第二焦距的比例與面板104的長寬比有關(guān))，但本實驗并非用以限定本發(fā)明。上述實施例所描述的投影裝置為數(shù)字光處理投影機(jī)，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。也就是說，依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱式投影裝置也可為硅基液晶投影機(jī)(LiquidCrystal on Silicon Projector, LCoS Projector)。詳細(xì)的描述請參照圖 5A 與圖 5B,分別為依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱式投影裝置的另一實施例于第一平面與第二平面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，非對稱式投影裝置200可包括非對稱式照明系統(tǒng)102與面板104外，還可包括偏極化分光單元202。偏極化分光單元202配置于光源110與透鏡陣列112之間，以使部分光線經(jīng)過透鏡陣列112與聚光元件108后而入射于面板104。其中非對稱式投影裝置200可為但不限于硅基液晶投影機(jī)，面板104可為但不限于硅基液晶面板。更詳細(xì)地說，由于硅基液晶投影機(jī)是由具有特定偏振狀態(tài)的光線投射于面板104而產(chǎn)生畫面，因此，當(dāng)非對稱式投影裝置200為硅基液晶投影機(jī)時，非對稱式投影裝置200需具有偏極化分光單元202而使部分光源100所發(fā)出光線經(jīng)過透鏡陣列112a、112b與聚光元件108后可投射于面板104，以產(chǎn)生畫面。其中，特定偏振狀態(tài)可為P型偏振態(tài)，也可為S型偏振態(tài)，可依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)本發(fā)明所揭露的非對稱照明系統(tǒng)與非對稱投影裝置，可通過透鏡陣列的設(shè)置，而獲得均勻的正方形光源。可通過聚光元件于第一軸向與第二軸向上具有不同焦距的設(shè)計，調(diào)整正方形光束的長寬比，以達(dá)到照明或投影的需求，進(jìn)而增加光線使用率。其中，第一焦距與第二焦距的比例與面板104的長寬比有關(guān)。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種非對稱式照明系統(tǒng)，其特征在于，包括 一透鏡陣列，用以接收一光線而形成多個正方形光束；以及 一聚光元件，于一第一軸向具有一第一焦距，于一第二軸向具有一第二焦距，該第一焦距不等于該第二焦距，該聚光元件接收該些正方形光束，并調(diào)整該些正方形光束的長寬比，以投射出一矩形光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非對稱式照明系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡陣列包括多個第一透鏡，每一該第一透鏡為一正方形透鏡。
3.一種非對稱式投影裝置，其特征在于，包括 一面板； 一透鏡陣列，用以接收一光線而形成多個正方形光束；以及 一聚光元件，于一第一軸向具有一第一焦距，于一第二軸向具有一第二焦距，該第一焦距不等于該第二焦距，該聚光元件接收該些正方形光束，并調(diào)整該些正方形光束的長寬比，以投射一矩形光束至該面板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱式投影裝置，其特征在于，該面板為一數(shù)字微型鏡裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱式投影裝置，其特征在于，該投影裝置還包括一偏極化分光單元，該透鏡陣列配置于該偏極化分光單元與該聚光元件之間，該偏極化分光單元使部分該光線經(jīng)過該透鏡陣列與該聚光元件而入射于該面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非對稱式投影裝置，其特征在于，該面板為一硅基液晶面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱式投影裝置，其特征在于，該透鏡陣列包括多個第一透鏡，每一該第一透鏡為一正方形透鏡。
全文摘要
一種非對稱式照明系統(tǒng)及非對稱式投影裝置，非對稱式照明系統(tǒng)包括透鏡陣列與聚光元件，其中，聚光元件于第一軸向與第二軸向的焦距不同。透鏡陣列接收光線以形成多個正方形光束，聚光元件可接收每一正方形光束，并通過第一軸向與第二軸向焦距的不同而調(diào)整正方形光束的長寬比，以投射出一矩形光束。
文檔編號G03B21/14GK102768456SQ20111012638
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者盧文記, 孔建平, 洪維毅, 許焜程 申請人:前鼎光電股份有限公司