[发明专利]透镜阵列组及投影装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于投影装置的透镜组，特别是关于一种用于减少投影装置内部光损耗的透镜组。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有高使用寿命、低使用温度与可立即开关切换等优点，因此逐渐取代超高压水银灯泡(Ultra High Performance，UHP)作为投影装置的光源。当采用发光二极管作为投影装置的光源时，同样需考虑其内部光学组件的设计调配，以得到较佳的光利用度以及光分布均匀度。

关于光利用度，由于发光二极管大多制作成正方形，因此发光二极管所发射出的光线投射形状实质上亦属正方形。然而，当正方形的光线投射至非正方形的微型显示装置(Micro-display device)，如数字微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)、液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)或硅基液晶装置(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)等时(因微型显示装置须为特定矩形比例以符合显示需求)，将会造成光线的形状无法与微型显示装置形状符合，使得光利用度降低。为了让光线于投射至微型显示装置时，其光损失达到最小，许多改变光线投射形状的光学组件便顺势而生。其中常见的有锥型光导管(tapered light pipe)、变形棱镜(anamorphic prism)或圆柱镜(cylinder lens)等。即便利用上述的光学组件改变发光二极管的光线投射形状，藉以符合投射于微型显示装置的相对比例，但当光线通过上述的光学组件后，光源形状受到改变，易导致光源形状和投影镜头开口不匹配等问题。

再考虑到光分布均匀度，使用单一透镜进行聚焦时，容易因光线经过单一透镜投射至微型显示装置时的光线分布不均匀，而导致成像的影像其中心范围的光度过高，但周边范围的光度不足。因此，业界便发展透镜阵列来改善此缺点。

请参考图1A，其是一投影装置1，包含一发光二极管光源组件11、透镜阵列13、14及一微型显示装置15。发光二极管光源组件11具有数个发光二极管12，其所产生的光线是利用二透镜阵列13、14上的多个透镜单元131、141聚焦，使光线重新分成多个区块投射，藉以降低光线于单一透镜的聚焦中易过于集中的问题，如此一来，便能达成光线均匀分布于微型显示装置15的功效。

关于详细光学路径描述，请同时参考图1B以及图1C。图1B是一第一光学路径示意图，此时，透镜阵列13是将发光二极管光源组件11的光线聚焦至透镜阵列14的透镜单元141。为了让光线的利用度增加，透镜单元141的长宽比是以发光二极管光源组件11的长宽比制作，换句话说，为了使发光二极管光源组件11的光线于聚焦后，能够完全被利用并且不产生漏光，因此透镜单元141的长宽比是与发光二极管光源组件11中的发光二极管的长宽比相同。随即，参考图1C，其为一第二光学路径示意图，于第二光学路径中，由于各透镜单元131的所透射出的光线，需通过透镜阵列14聚焦至微型显示装置15，因此，透镜单元131以及透镜单元141于设计上必须制作为一样的面积尺寸，如此才能够将各透镜单元131的光线通过相对应的透镜单元141聚焦至微型显示装置15。然而，如前所述，透镜单元131需配合透镜单元141的形状设计，因此，透镜阵列组并无法改变发光二极管12的光线投射形状，则于第二光学路径中，又将造成光线投射形状与微型显示装置15形状比例不一而造成光损失的问题。

因此，如何在投影装置的有效空间内，利用简易的光学组件配置便能同时满足光利用度以及光分布均匀度的需求，乃为此业界亟需努力的目标。

发明内容

为解决前述的问题，本发明的目的在于提供一种用于一投影装置的透镜阵列组，其既可达成改变发光二极管光线投射形状的长宽比，使其符合微型显示装置的长宽比，并可同时让投射至微型显示装置的光线均匀化。

为完成前述目的，本发明提供一种用于一投影装置的透镜阵列组，包含多个第一透镜阵列及一多个第二透镜阵列。各第一透镜阵列具有多个第一透镜单元，各第一透镜单元是一矩形，且各第一透镜单元具有一第一侧边以定义一第一方向；各第二透镜阵列平行于各第一透镜阵列，且具有多个第二透镜单元，各第二透镜单元是一矩形，且各第二透镜单元具有一第二侧边以定义一第二方向。其中第一方向于第二透镜阵列上的一投影，相对于第二方向，实质上形成一旋转角度(0)，各第二透镜单元是与各第一透镜单元对应设置，且各第一透镜单元的一中心与相对应的各第二透镜单元的一中心同轴。