TWI654105B - 迎賓燈 - Google Patents

Abstract

一迎賓燈，包括一第一影像源、一第二影像源、一透鏡陣列以及一聚焦透鏡。透鏡陣列設有一第一透鏡及一第二透鏡，第一透鏡具正屈光度且設於第一影像源的光路下游，第二透鏡具正屈光度且設於第二影像源的光路下游。聚焦透鏡同時設於第一透鏡及第二透鏡的光路下游，其中第一影像源和第二影像源在聚焦透鏡前的光路為相互獨立，以及第一影像源的影像和第二影像源的影像實質重疊於聚焦透鏡的光路下游。

Description

迎賓燈

本發明是有關於一種燈具，且特別是有關於一種迎賓燈。

一般而言，迎賓燈(又稱照地燈)是做為輔助照明用途，用於地面照明或是於低環境光下的行進路線照明。例如汽車使用之迎賓燈，通常安裝於車門或是後視鏡上，於開門時會開啟照明功能而將影像投影於地面上，不僅產生獨特炫目的影像光與投影影像，例如於夜間的低環境光下在開車門時也提供照亮地面的功能，使上、下車的人可注意地面狀況，而不會誤踩地面的髒污、水坑、或其它危險的地形。

習知的迎賓燈的原理是利用投影透鏡組的光軸與影像源的光軸之間偏差，來使投影後的影像源彼此能重疊起來。然而，習知的迎賓燈因必須考量上述投影透鏡組的光軸與影像源的光軸之間偏差，而使得其迎賓燈的體積無法進一步減縮，且若要將影像源的數量再進一步增加，勢必得對應地增加投影透鏡的數量，這不但會使得燈具的體積進一步增大，且製作成本也相對會提高。

本發明的一具體實施例中提供一種迎賓燈，其體積可以進一步減縮，並且具有較低的成本。

本發明一實施例的迎賓燈至少包括了兩個影像源、一個透鏡陣列以及一聚焦透鏡。透鏡陣列中包括了至少兩枚透鏡，而兩枚透鏡均具正屈光度，兩枚透鏡分別設於前述二影像源的光路下游。而聚焦透鏡同時設於前述兩枚透鏡的光路下游，其中前述兩個影像源在聚焦透鏡前的光路為相互獨立，而兩個影像源的影像實質重疊於聚焦透鏡的光路下游。

本發明一實施例的迎賓燈至少包括兩組光學元件組以及一設於光學元件組外的透鏡。每個光學元件組中分別包括一個影像源以及一個透鏡，光學元件組中的透鏡設於影像源的光路下游。而前述設於光學元件組外的透鏡具正屈光度，係同時設於前述兩個光學元件組的光路下游。其中，前述的兩組光學元件組中的各透鏡為同一片元件並為單一元件形式，前述兩組光學元件組經設於光學元件組外的透鏡具有實質相同的成像位置。

本發明一實施例的迎賓燈至少包括了兩個影像源、一透鏡陣列以及一聚焦透鏡。透鏡陣列中包括了兩個具正屈光度的透鏡，兩個透鏡分別的設於對應的影像源的光路下游。聚焦透鏡同時設於前述各透鏡的光路下游，另外，各影像源在聚焦透鏡前的光路為相互獨立，且各影像源分別有一中心點，而各個影像源的中心點在經由聚焦透鏡成像後，在成像位置的距離小於5毫米。

基於上述，本發明的一實施例中的迎賓燈採用了透鏡陣列，而使影像源能實質重疊於聚焦透鏡的光路下游，進而使得本發明的迎賓燈具有體積較小的優點。此外，由於本發明的一實施例中的迎賓燈採用了透鏡陣列，而可以不採用光軸相對影像源偏離的透鏡，因此迎賓燈的體積較小，且隨著影像源的數量的增加，整體體積較不會增加，且更能進一步降低成本。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

惟為強調特徵，本發明的圖1、2並未按比例繪製，且圖3相對於圖1、2之比例又有所調整。圖1繪示為本發明的一實施例的一迎賓燈的示意圖。請參照圖1，在本實施例中，迎賓燈100包括影像源111、影像源121、透鏡陣列130、聚焦透鏡組140以及控制器160。

於本例中，影像源111(可稱為第一影像源)及影像源121(可稱為第二影像源)分別是一可提供影像光束的裝置或元件之組合。影像源111及影像源121可以分別地包括一背光源以及一固定影像式光閥。背光源提供一照明光束，背光源可以是一經封裝的發光二極體發光模組、經封裝的雷射發光模組或是例如是螢光燈或電熱發光元件(lamp)等可輸出照明光的裝置或元件。而於本例中，背光源包括一經封裝的發光二極體模組。固定影像式光閥可以將照明光轉換為包括固定及不可變更的圖案的影像光的裝置或元件，固定影像式光閥例如是黑白、單色或彩色投影片、底片、具有特定形狀透光部(例如是洞)的鈑金件(例如是金屬或塑膠板等)，而固定影像式光閥把照明光轉換成影像光的過程是無需消耗電力的。於本例中，固定影像式光閥為一投影片，而投影片是一載有特定圖案的透明膠片，光通過特定圖案時，會被部份吸收、阻擋或反射，並允許部份光線通過以構成圖案。而除了前述的設計外，影像源111及影像源121亦可分別為主動式影像光輸出裝置，例如是由多個發光像素而組成的有機發光二極體螢幕亦可，本發明不以此為限。

本實施例中的透鏡陣列130設有透鏡131(可稱為第一透鏡)及透鏡133(可稱為第二透鏡)。透鏡陣列130可為單一元件，單一元件上包括了多個以陣列方式排列的屈光表面。亦即，透鏡陣列130可為一體成型，且為同一種材料所製成的單一元件並為單一元件形式(One piece formed)。

舉例來說，本實施例中的透鏡陣列130為陣列透鏡，例如是蠅眼(fly-eye)透鏡。於此時，透鏡131及透鏡133係分別指陣列透鏡上的各個包括入、出光面的子透鏡單元(Cell)。舉例來說，前述的蠅眼(fly-eye)透鏡呈一n*m矩陣排列，而n、m之任一者可為1或以上，而另一者為2或以上。亦即，當透鏡陣列為蠅眼透鏡時，其可按1行2列、2行1列又或者是2行2列等方式排列之。另外，蠅眼(fly-eye)透鏡的入、出光方向的表面可分別設有屈光表面；又或者，僅有入光方向表面或出光方向表面的任一者具有屈光結構而另一者為平坦表面。再者，在另一實施例中，透鏡131及透鏡133可各為一柱狀透鏡或一桶形透鏡、凹透鏡、凸透鏡，或是透鏡表面沿著垂直於其光軸的徑向方向上具有不同的曲率半徑的雙曲透鏡等球面或非球面透鏡。而前述各例的各透鏡131及透鏡133均分別具有正屈光度。此外，透鏡131及透鏡133的屈光度的正負或數值可相同或不相同，而於本例中，透鏡131及透鏡133的屈光度數值及正負值均為相同。

於本發明的一實施例中，透鏡131及透鏡133亦可為分離的兩個透鏡。其中，透鏡131及透鏡133是兩枚透鏡，且可嵌設於一固定框內以為固定，但本發明不以此為限，透鏡131及透鏡133亦可以其他方式固定。

本實施例中的聚焦透鏡組140可包括一枚或多枚光學元件，例如是透鏡、稜鏡、反射鏡等，均得為其例。而於本例中，聚焦透鏡組140僅包括一枚屈光度為正的聚焦透鏡並具有正屈光度，即其具收歛光線的能力。在另一實施例中，聚焦透鏡組140亦可以包括多枚透鏡或無屈光度的光學元件，如平板玻璃等，而其包括的各透鏡的屈光度可為正、負，惟其屈光度的總和建議為正。

本實施例中的的控制器160可例如為中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)、微處理器、數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置(Programmable Logic Device, PLD)、其他類似的裝置或這些裝置的組合，但本發明並不限於此。此外，於一實施例中，控制器160所執行的每一個功能可由多個程式碼所實施，這些程式碼將儲存於記憶體中，因此這些程式碼可被控制器160所執行。或者是，於一實施例中，控制器160所實施的每一個功能可由一個或多個電路所執行，但本發明並不限制是否控制器160所執行的每一個功能是經由軟體或硬體所實施。

另外，透鏡131具正屈光度且設於影像源111的光路下游，透鏡133具正屈光度且設於影像源121的光路下游。聚焦透鏡組140同時設於透鏡131及透鏡133的光路下游，其中影像源111和影像源121在聚焦透鏡組140前的光路為相互獨立，以及影像源111的影像和影像源121的影像實質重疊於聚焦透鏡組140的光路下游。

因此，於光路設計上，影像源111所發出的光線112先通過透鏡131，再通過聚焦透鏡組140而成像於聚焦透鏡組140的光路下游的位置P1，且影像源121所發出的光線122先通過透鏡133，再通過聚焦透鏡組140而成像於聚焦透鏡組140的光路下游的位置P2，其中影像源111和影像源121在聚焦透鏡組140前的光路為相互獨立，以及影像源111的影像和影像源121的影像實質重疊於聚焦透鏡組140的光路下游。

值得一提的是，光是從光路的上游往下游傳遞。因此，一元件的光路下游可理解為光通過該元件後的光路部份。例如，影像源111的光路下游，為光從影像源111發出後的光路都稱為影像源111的光路下游，如透鏡131位於影像源111的光路下游，而透鏡140則為透鏡131的光路下游，依此類推。

再者，上述影像源111的影像和影像源121的影像實質重疊於聚焦透鏡組140的光路下游，具體以幾何光學的設計而言，其含義為影像源111的中心C1和影像源121的中心C2經由聚焦透鏡組140成像後的成像位置P1和成像位置P2之間的距離小於1公分時效果已可接受，5毫米(mm)以下為佳，1毫米(mm)以下為較佳，小於0.5毫米(mm)時為最佳。於本實施例中，迎賓燈100更可設計為：影像源111的中心C1位於透鏡131的光軸上，且影像源121的中心C2位於透鏡133的光軸上。

而於本例中，前述的各元件的實際設計可見於下列表一。

表一 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 表面 </td><td> 曲率半徑(mm) </td><td> 間隔(mm) </td><td> 折射率(nd) </td><td> 阿貝數(vd) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 無限大 </td><td> 0 </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 2 </td><td> 3.75 </td><td> 10.00 </td><td> 1.53 </td><td> 56.28 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> -3.75 </td><td> 0.20 </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 4 </td><td> 6.00 </td><td> 2.15 </td><td> 1.53 </td><td> 56.28 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 6.13 </td><td> 1000.00 </td><td> </td><td> </td></tr></TBODY></TABLE>

圖3繪示為一實施例中，影像源所在的平面相對於透鏡陣列的示意圖，圖3是採用圖1之架構，按產品的實際比例繪製而成，其細部參數可參酌表1。請同時參照圖1、圖3、表一，舉例來說，本實施例的影像源111與影像源121為表面1、透鏡131的入光面(或是圖3的子透鏡面232a)為表面2、透鏡131的出光面(或是圖3的子透鏡面234a)為表面3、聚焦透鏡組140的入光面為表面4、聚焦透鏡組140的出光面為表面5，其中表面的厚度為該表面與光路上的下一個表面之間的距離。於本例中，表面1和表面2接觸，因此表面1的厚度為0，而表面1為影像源，因此表面1的曲率半徑為無限大；此外，表面2在光學設計上的厚度為10.00毫米、曲率半徑為3.75毫米、折射率為1.53、阿貝數為56.28；表面3的厚度0.20毫米、曲率半徑為-3.75毫米；表面4在光學設計上的厚度為2.15毫米、曲率半徑為6.00毫米、折射率為1.53、阿貝數為56.28；而表面5的厚度1000.00毫米(即聚焦透鏡組140中的聚焦和成像面之間的距離)、曲率半徑為6.13毫米。

從另一個觀點而言，再請參閱圖1，本實施例中的迎賓燈100，其包括光學元件組110(可稱為第一光學元件組)、光學元件組120(可稱為第二光學元件組)以及透鏡150。

光學元件組110包括影像源111(可稱為第一影像源)以及透鏡131(可稱為第一透鏡)，光學元件組120包括影像源121(可稱為第二影像源)以及透鏡133(可稱為第二透鏡)。

而本實施例中的透鏡150可為一具有正屈光度的光學元件，例如是透鏡、稜鏡等，均得為其例。而於本例中，透鏡150為一屈光度為正的透鏡。

另外，透鏡131設於影像源111的光路下游。透鏡133設於影像源121的光路下游。透鏡150同時設於光學元件組110及光學元件組120的光路下游。其中，光學元件組110及光學元件組120經透鏡150具有實質相同的成像位置。而如同上述，光學元件組110及光學元件組120經透鏡150具有實質相同的成像位置，具體以幾何光學的設計而言，為光學元件組110的影像源111的中心C1及光學元件組120的影像源121的中心C2經透鏡150成像後的成像位置P1和成像位置P2的距離小於2公分(cm)時，其效果可接受；小於5毫米(mm)時，效果為佳；小於1毫米(mm)時，效果更佳。於本例中，迎賓燈100更可設計為：影像源111的中心C1位於透鏡131的光軸上，且影像源121的中心C2位於透鏡133的光軸上。

除此之外，上述相關實施例中的迎賓燈100的控制器160，電性連接至影像源111與影像源121，且用以控制影像源111與影像源121其中之一發光，或控制影像源111與影像源121同時發光。其中影像源111的圖案相同或不同於影像源121的圖案，當影像源111的圖案相同於影像源121的圖案時，則此設計的用途為增加影像源的亮度，或是可依環境狀況而投影出兩種不同的亮度。而當影像源111的圖案不同於影像源121的圖案時，則控制器160可控制影像源111與影像源121同時發光或是其中之一發光（亦即影像源111發光而影像源121不發光，或者影像源121發光而影像源111不發光），因此迎賓燈100可經由控制器160而投影出三種不同的圖案。

而為了提高影像源投影後的品質以及將迎賓燈的體積最小化，影像源111與透鏡131接觸，且影像源121與透鏡133接觸，其中影像源與透鏡接觸的定義，為該影像源與該透鏡之間沒有設置其他具有屈光度的光學元件。於本例中，影像源111的固定影像光閥與透鏡131接觸，即為其例。

基於上述，由於本發明一實施例的迎賓燈100採用了透鏡陣列，而使影像源能實質重疊於聚焦透鏡組140的光路下游，進而使得本發明的迎賓燈100具有體積較小的優點。此外，由於本發明的實施例的迎賓燈100採用了透鏡陣列130，而可以不採用光軸相對影像源偏離的透鏡，因此迎賓燈的體積較小，且隨著影像源的數量的增加，整體體積較不會增加，且更能進一步降低成本。

然而，本發明並不限定上述相關實施例的迎賓燈的透鏡陣列的數量，因此，本發明的另一例中，迎賓燈可依光路上的需要再配置透鏡陣列。而且，本發明的另一例中，迎賓燈也可依設計需求設置多個影像源(例如圖2繪示多個影像源)，並於透鏡陣列上對應地設置多個透鏡，使得影像源可經由聚焦透鏡後而實質重疊於聚焦透鏡的光路下游。此外，本發明也不限定聚焦透鏡的數量，或聚焦透鏡也可為一透鏡組，因此，聚焦透鏡可包括具有不同屈光度的多個透鏡，只要其聚焦透鏡整體上具有正屈光度即可。

具體而言，圖2繪示為本發明的另一實施例的一種迎賓燈的示意圖。請參照圖2，在本發明的另一實施例中，迎賓燈200的透鏡陣列130包括了陣列透鏡270及陣列透鏡280，而分別設有一表面271(可稱為第一表面)以及表面281(可稱為第二表面)。

表面271包括多個子透鏡面232(可稱為多個第一子透鏡面)，表面281包括多個子透鏡面234(可稱為多個第二子透鏡面)。其中，圖2所繪示的表面271以及表面281分別為陣列透鏡270以及陣列透鏡280的表面，陣列透鏡270以及陣列透鏡280皆是單一元件形式，且陣列透鏡270以及陣列透鏡280互相分離而不相連接，而分別為兩個蠅眼透鏡。但本發明不以此為限，陣列透鏡270以及陣列透鏡280亦可以如圖1及圖3所繪示的單一元件形式的陣列透鏡取代亦可。

另外，於本例中，陣列透鏡270以及陣列透鏡280除了可以分別是單一元件形式以外，更可選擇性的分別的由多個子透鏡所組成。舉例來說，陣列透鏡280可包括多個獨立的子透鏡，且陣列透鏡270為單一元件形式，反之亦然。而當陣列透鏡280包括多個獨立子透鏡時，這些分開的子透鏡可嵌設於一膠框內。另外，再請參閱圖2，由圖可見，表面281設置於表面271以及聚焦透鏡組140之間，其中對應於影像源111的光路下游的一子透鏡面232a以及一子透鏡面234a為透鏡131的兩屈光表面，對應於影像源121的光路下游的一子透鏡面232b以及一子透鏡面234b為透鏡133的兩屈光表面，且形成透鏡131的子透鏡面234a設置於形成透鏡131的子透鏡面232a的焦點上，形成透鏡133的子透鏡面234b設置於形成透鏡133的子透鏡面232b的焦點上。

而於光路設計上，例如影像源111以及影像源121的光路。影像源111所發出的光線112依序通過子透鏡面232a、子透鏡面234a、聚焦透鏡組140而於聚焦透鏡組140的光路下游成像，且影像源121所發出的光線122依序通過子透鏡面232b、子透鏡面234b、聚焦透鏡組140而於聚焦透鏡組140的光路下游成像，其中影像源111和影像源121在聚焦透鏡組140前的光路為相互獨立，以及影像源111的影像和影像源121的影像實質重疊於聚焦透鏡組140的光路下游。

同樣地，於本實施例中的迎賓燈200，可經由如同圖1的控制器160，電性連接至多個影像源，用以控制多個影像源至少其中之一發光。其中，多個影像源的圖案為彼此相同，或至少其中之一影像源的圖案不同於其它影像源的圖案。因此，本例中的迎賓燈200可經由控制器控制多個影像源同時發光或是至少其中之一發光，因此迎賓燈200可經由控制器而投影出多種不同的圖案的組合，且可利用相同的圖案的投影而產生不同的亮度變化。

值得一提的是，圖1以及圖2所繪示的影像源，其影像源的中心皆是朝向出光方向。然而，具體而言，影像源的中心應是朝向光路的傳遞方向，例如為圖3，請參照圖3，圖3簡單繪示了影像源111以及影像源121相對於子透鏡面232、子透鏡面234以及聚焦透鏡組140，其中影像源111以及影像源121的中心皆是朝向光路的傳遞方向。

綜上所述，本發明的實施例的迎賓燈採用了透鏡陣列，而使影像源經由透鏡陣列後能實質重疊於聚焦透鏡的光路下游，且透鏡陣列為單一元件形式或嵌設於一膠框內，進而使得本發明的迎賓燈具有體積較小的優點。此外，由於本發明的實施例的迎賓燈採用了透鏡陣列，而可以不採用光軸相對影像源偏離的透鏡，因此迎賓燈的體積較小，且隨著影像源的數量的增加，整體體積較不會增加，且更能進一步降低成本。此外，本發明的實施例的迎賓燈，更可經由控制器而投影出多種不同的圖案的組合，且可利用相同的圖案的投影而產生不同的亮度變化。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200‧‧‧迎賓燈

110、120‧‧‧光學元件組

111、121‧‧‧影像源

112、122‧‧‧光線

130‧‧‧透鏡陣列

131、133、150‧‧‧透鏡

140‧‧‧聚焦透鏡組

160‧‧‧控制器

232、232a、232b、234、234a、234b‧‧‧子透鏡面

270、280‧‧‧陣列透鏡

271、281‧‧‧表面

C1、C2‧‧‧中心

P1、P2‧‧‧成像位置

圖1繪示為本發明的一實施例的一種迎賓燈的示意圖。 圖2繪示為本發明的另一實施例的一種迎賓燈的示意圖。 圖3繪示為一實施例中，影像源所在的平面相對於透鏡陣列的示意圖。

Claims (10)

1. 一迎賓燈，包括： 一第一影像源； 一第二影像源； 一透鏡陣列，設有一第一透鏡及一第二透鏡，該第一透鏡具正屈光度且設於該第一影像源的光路下游，該第二透鏡具正屈光度且設於該第二影像源的光路下游；以及 一聚焦透鏡，同時設於該第一透鏡及該第二透鏡的光路下游，其中該第一影像源和該第二影像源在該聚焦透鏡前的光路為相互獨立，以及該第一影像源的影像和該第二影像源的影像實質重疊於該聚焦透鏡的光路下游。
2. 一迎賓燈，包括： 一第一光學元件組，包括： 一第一影像源；以及 一第一透鏡，設於該第一影像源的光路下游； 一第二光學元件組，包括： 一第二影像源；以及 一第二透鏡，設於該第二影像源的光路下游；以及 一透鏡，具正屈光度，該透鏡同時設於該第一光學元件組及該第二光學元件組的光路下游； 其中，該第一透鏡及該第二透鏡為單一元件形式，該第一光學元件組及該第二光學元件組經該透鏡具有實質相同的成像位置。
3. 一迎賓燈，包括： 一第一影像源； 一第二影像源； 一透鏡陣列，設有一第一透鏡及一第二透鏡，該第一透鏡具正屈光度且設於該第一影像源的光路下游，該第二透鏡具正屈光度且設於該第二影像源的光路下游；以及 一聚焦透鏡，同時設於該第一透鏡及該第二透鏡的光路下游，其中該第一影像源和該第二影像源在該聚焦透鏡前的光路為相互獨立，該第一影像源的中心和該第二影像源的中心經由該聚焦透鏡成像後的成像位置的距離小於5毫米。
4. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述的迎賓燈，其中該第一影像源與該第一透鏡接觸，且該第二影像源與該第二透鏡接觸。
5. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述的迎賓燈，其中該第一影像源以及該第二影像源分別為搭配有背光源的投影片。
6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的迎賓燈，其中該第一透鏡及該第二透鏡分別為獨立元件且嵌設於一固定框中。
7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述的迎賓燈，其中該第一透鏡及該第二透鏡為單一元件形式。
8. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述的迎賓燈，其中該第一影像源的中心位於該第一透鏡的光軸上，且該第二影像源的中心位於該第二透鏡的光軸上。
9. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述的迎賓燈，其中該透鏡陣列包括： 一第一表面，包括多個第一子透鏡面；以及 一第二表面，包括多個第二子透鏡面，該第二表面設置於該第一表面以及該聚焦透鏡之間，其中對應於該第一影像源的光路下游的一第一子透鏡面以及一第二子透鏡面為該第一透鏡的兩屈光表面，對應於該第二影像源的光路下游的一第一子透鏡面以及一第二子透鏡面為該第二透鏡的兩屈光表面，且形成該第一透鏡的該第二子透鏡面設置於形成該第一透鏡的該第一子透鏡面的焦點上，形成該第二透鏡的該第二子透鏡面設置於形成該第二透鏡的該第一子透鏡面的焦點上。
10. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所述的迎賓燈，更包括一控制器，電性連接至該第一影像源與該第二影像源，且用以控制該第一影像源與該第二影像源其中之一發光，或控制該第一影像源與該第二影像源同時發光，其中該第一影像源的圖案相同或不同於該第二影像源的圖案。