CN112856329B - 迎宾灯 - Google Patents

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Abstract

一种迎宾灯，包括由单一发光体构成的光源、透镜组、具有固定影像的投影片及镜头。透镜组设于光源光路下游。投影片设于透镜组光路下游。镜头设于投影片的光路下游。光源的光轴与透镜组的光轴实质平行，而镜头的光轴与迎宾灯的成像面不垂直。另，一种迎宾灯亦被提供。

Description

迎宾灯
技术领域
本发明是有关于一种投影机，且特别是有关于一种迎宾灯。
背景技术
迎宾灯(又称照地灯)是做为辅助照明用途，可用于地面照明或是于低环境光下的行进路线照明。例如汽车使用之迎宾灯，通常安装于车门或是后视镜等位置，举例来说，于开门时会开启照明功能而将影像投影于地面上，不仅产生独特炫目的影像光与投影影像，例如于夜间的低环境光下在开车门时也提供照亮地面的功能，使上、下车的人可注意地面状况，而不会误踩地面的脏污、水坑、或其它危险的地形。但是，由于迎宾灯通常以倾斜地方式投影影像至地面，较靠近迎宾灯的局部影像亮度较亮，而较远离迎宾灯的局部影像亮度较暗，迎宾灯与地面之间的距离不对称性导致了影像亮度不均匀现象。
发明内容
本发明的一示例中提供一种迎宾灯，其可投射出亮度均匀的影像画面。
本发明实例中，迎宾灯包括由单一发光体构成的光源、透镜组、投影片及镜头。透镜组设于光源光路下游、投影片设于透镜组光路下游、且镜头设于投影片光路下游。
于一实例中，透镜组与镜头共光轴，但光源光轴在垂直光轴方向上与透镜组与镜头的光轴偏移一非零偏移量(OFFSET)。
又一实例中，透镜组与镜头共光轴，但光源光轴倾斜于透镜组及镜头的光轴。
再一实例中，光源与透镜组共光轴，但光源与镜头组的光轴倾斜于镜头光轴。
基于上述，在本发明实例的迎宾灯中，借由偏移或倾斜设计，在迎宾灯引入几何上的不对称性，以造成光学上的不对称性，以平衡迎宾灯与地面之间的距离不对称性，因此迎宾灯可投射出亮度均匀的影像画面。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1至图3为本发明不同实施例的迎宾灯的示意图。
图4A为一比较实施例的迎宾灯的影像光学模拟图。
图4B至图4D分别为图1至图3实施例的迎宾灯的影像光学模拟图。
具体实施方式
图1至图3为本发明不同实施例的迎宾灯的示意图。
请参照图1，于本例中，迎宾灯100包括光源110、透镜组120、投影片130及镜头140。于以下段落中会详细说明上述各元件。
于本例中，迎宾灯100仅包括一光源110，且光源110具有一光轴I1为由单一发光体构成。发光体例如是经各式封装的发光二极管模组、经各式封装的激光二极管模组、荧光灯或电热发光元件(Lamp)等可输出照明光IB的元件。而前述经封装者中可仅包括单一发光芯片或是多枚发光芯片。于本例中，光源110仅包括一以SMD技术封装的白光发光二极管模组，而前述的白光发光二极管模组包括多枚LED芯片，总额定功率为2瓦特或以下。
透镜组120于系统中可用于收光、准直光线之用，其包括至少一或是多枚透镜。于本例中，透镜组120具有一光轴I2，且包括至少一枚准直透镜，其可将入射于此准直透镜的光沿着光轴I2方向准直化。于一例中，透镜组120仅包括一枚透镜。于另例中，透镜组120包括多枚透镜，本发明并不以透镜数量为限。
于本例中，投影片130可将照明光IB转换成，固定且不可变更的图案的，影像光IMB的装置或元件，其包括一穿透式的固定影像层。举例而言，投影片130可为一载有特定图案的透明胶片或具有特定图案透光部(例如是镂空或玻璃等)的钣金件(例如是金属或塑胶板等)，而投影片130将照明光IB转换成影像光IMB的过程无需消耗电力。亦即投影片130并非DMD、LCD、LCOS等需消耗电力的光阀。于本例中，投影片130为载有特定图案的透明胶片，当光通过特定图案时，光会被部分吸收、阻挡或反射，并允许部分光线通过以构成图案。滤光片和投影片130具有相同的功能及相同的特性，惟其特指借由滤除部分光线而形成图案的投影片130。
镜头140为一投影镜头，包括多枚具屈光度的透镜。于本例中，镜头140具有一光轴I3，而于光轴上I3包括了以光圈区隔的前透镜群及后透镜群，而前透镜群及后透镜群分别包括一枚或更多的透镜，例如是包括具有屈光度的一或多枚透镜的组合。透镜可以是双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜之任一者。或者，光圈可设置于镜头140的入光端或出光端亦可，本发明对镜头140的型态及其种类并不加以限制。
于以下段落中会详细说明上述各元件的设置方式及光学效果。
请再参照图1，于本例中，透镜组120设于光源110光路下游。投影片130设于透镜组120光路下游。镜头140设于投影片130光路下游。由于光是从光路的上游往下游传递。因此，一元件的光路下游可理解为光通过所述元件后的光路部分。例如，光源110光路下游，为光从光源110发出后的光路都称为光源110光路下游，如透镜组120、投影片130、镜头140皆位于光源110光路下游，而投影片130、镜头140则位于透镜组120的光路下游，依此类推。
并且，光源110光轴I1、透镜组120光轴I2、镜头140光轴I3三者实质平行，且透镜组120光轴I2与镜头140光轴I3彼此重合(即两者共光轴)，但光源110与透镜组120在一垂直光轴I1的方向D有一非零偏移量OS，其中偏移量OS可在经绝对值运算后的0.1毫米(mm)或以上且0.3、0.6、1、3、5、10毫米或以下的范围内且不包含0毫米，即光源110光轴I1与透镜组120光轴I2两者彼此互不重合。
以透镜组120光轴I2为基准，当偏移量OS为正时，其代表意义是光源110光轴I1相较于透镜组120光轴I2，在方向D的反方向上具有一偏移量OS，反之当偏移量OS为负时，则代表光源110光轴I1相较于镜头140光轴I3，在方向D上具有一非零偏移量OS。于本例中，偏移量OS的方向是在方向D上偏移0.25毫米，即为-0.25毫米。
由另一观点观之，若将光源110视为一光学子系统S1，透镜组120、镜头140则视为另一光学子系统S2，光学子系统S1的光轴I1相较于光学子系统S2的光轴I2(或I3)在方向D或方向D的反方向上具有一非零的偏移量OS。
请再参照图1，由光源110发出的照明光IB传递至透镜组120后，透镜组120将照明光IB准直化后，照明光IB再传递至投影片130。投影片130将照明光IB转换成影像光IMB后，镜头140将影像光IMB投影于投影媒介PM的表面上，于本例中，投影媒介PM为地面，但不以此为限。投影媒介PM的表面可视为成像面IS。于本例中，镜头140光轴I3与成像面IS之间夹有一非零夹角θ1(或称第一夹角)，偏移量OS与夹角θ1呈反比关系，亦即，偏移量OS的绝对值愈大，对应的夹角θ1的绝对值愈小时，则有较佳的均匀度改善功效。夹角θ1是指和光轴之间，小于90度的锐角。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。
请参照图2，图2的迎宾灯100a大致上类似于图1的迎宾灯，其主要差异在于：在迎宾灯100a中，光源110光轴I1与镜头140光轴I2不平行，而透镜组120光轴I2、镜头140光轴I3两者仍保持实质平行且重合(即两者共光轴)。详细来说，光源110光轴I1相对于透镜组120光轴I2(或镜头140光轴I3)倾斜，且两者之间夹有一非零夹角θ2(或称第二夹角)。夹角θ2经绝对值运算后可为30、20或是10度或以下，于本例中，夹角θ2经绝对值运算后约为20度。
由另一观点观之，若将光源110视为一光学子系统S1，透镜组120、镜头140则视为另一光学子系统S2，光学子系统S1的光轴I1相较于光学子系统S2的光轴I2(或I3)倾斜且夹出一夹角θ2。
以透镜组120光轴I2为基准，当夹角θ2为正时，其代表意义是光源110光轴I1相对于透镜组120光轴I2以顺时针方向旋转夹角θ2。反之当夹角θ2为负时，则代表意义是光源110光轴I1相对于透镜组120光轴I2以逆时针方向旋转夹角θ2。于本例中，光源110光轴I1相对于透镜组120光轴I2以逆时针方向旋转夹角20度，即为-20度。
请参照图3，图3的迎宾灯100b大致上类似于图1的迎宾灯，其主要差异在于：在迎宾灯100b中，光源110光轴I1与镜头140光轴I3不平行，透镜组120光轴I2亦与镜头140光轴I3不平行，但光源110光轴I1与透镜组120光轴I2两者仍保持实质平行且重合(即共光轴)。
由另一观点观之，若将光源110与透镜组120视为一光学子系统S1，镜头140则视为另一光学子系统S2，光学子系统S1的光轴I1(或I2)相较于光学子系统S2的光轴I3倾斜且夹出一经绝对值运算后小于30、20、10或是5度的夹角θ3。于本例中，夹角θ3约为3度。
图4A为一比较实施例的迎宾灯的影像光学模拟图。图4B至图4D分别为图1至图3实施例的迎宾灯的影像光学模拟图。在图4A至图4D中，各包含有影像光强度分布图及在不同方向D1、D2上的照度分布图，在影像光强度分布图中，较深的部分为光强度较强的部分，反之，较浅的部分则为光强度较小的部分。于以下的段落会依据图4A至图4D来说明上述实施例迎宾灯100、100a、100b的光学效果。
请参照图4A，比较实施例的迎宾灯(未示出)大致上类似于本实施例的迎宾灯，其主要差异在于：比较实施例迎宾灯的光源光轴与透镜组光轴并未具有偏移量，且光源光轴、透镜组光轴及镜头光轴的夹角为0度(或180度)，即光源、透镜组、镜头三者的光轴彼此为平行且彼此重合(即三者共光轴)。在图4A的影像光强度分布图中，可看出：在方向D1上，影像亮度较为集中于影像的左侧，而右侧的影像光亮度较小，比较实施例的迎宾灯的影像亮度分布较不均匀。相较而言，在方向D1上，本实施例的迎宾灯100、100a、100b的影像画面的光强度较为均匀。
另一方面，在方向D2上，比较实施例的迎宾灯的影像亮度虽差异较小。但本实施例的迎宾灯100、100a、100b的在方向D2上的影像画面的亮度仍较比较实施例的亮度均匀。
请再参照图1，相较于比较实施例，在本例的迎宾灯100中，光源110、透镜组120两者的光轴I1、I2实质平行，且光源110的光轴I1与透镜组120的光轴I2在一垂直光轴方向D上有一非零偏移量OS。请再参照图2、图3，相较于比较实施例，在本例的迎宾灯100a、100b中，光源110光轴I2与镜头140光轴I3不平行，其中图2迎宾灯100a更是将光源110光轴I1与透镜组120光轴I2彼此摆设成互为倾斜以在这两者之间夹出一非零夹角θ2，图3迎宾灯100b则是将光源110光轴I1与透镜组120光轴I2之间设计为平行且重合但与镜头140光轴I3之间夹出一非零夹角θ3。上述的做法可在整个迎宾灯100、100a、100b的光学系统中在几何上引入不对称性，当照明光IB经由上述不同配置方式的透镜组120、镜头140时，即使迎宾灯100、100a、100b与投影媒介PM之间的距离不一样(即距离上不对称性)，借由上述引入的几何不对称性，较多比例的照明光IB可导引至较远距离的投影媒介PM，而较少比例的照明光IB则可被导引至较近距离的投影媒介PM，即造成光学上的不对称性，而使其可在投影媒介PM上投射出亮度均匀的影像。
也就是说，本发明实例的迎宾灯100、100a、100b以偏移或倾斜方式于其内引入光学的不对称性，借此以平衡迎宾灯100、100a、100b与投影媒介PM之间距离的不对称性，而可投射出亮度均匀的影像。
综上所述，在本发明一实例的迎宾灯中，光源、透镜组两者的光轴实质平行，且光源的光轴与透镜组的光轴在一垂直光轴方向上有一偏移量。于另一实例的迎宾灯中，光源的光轴分别与透镜组的光轴及镜头的光轴皆不平行。即使迎宾灯与投影媒介之间的距离不一样，借由上述配置，迎宾灯可在投影媒介上投射出亮度均匀的影像。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种迎宾灯，其特征在于，包括：
一由一单一发光体所构成的光源；
一透镜组，设于所述光源的光路下游；
一具有固定影像的滤光片，设于所述透镜组的光路下游；以及
一镜头，设于所述滤光片的光路下游；
其中，所述光源的光轴与所述透镜组的光轴平行，而所述镜头的光轴与所述迎宾灯的一成像面不垂直，并且所述光源与所述透镜组在一垂直光轴方向有一偏移量，用以投射出亮度均匀的影像。
2.如权利要求1所述的迎宾灯，其特征在于，所述偏移量的范围落在经绝对值运算后0.1毫米至10毫米的范围内且不包含0毫米。
3.如权利要求第1项所述的迎宾灯，其特征在于，所述镜头的所述光轴与所述成像面之间夹有一小于90度的第一夹角。
4.如权利要求3所述的迎宾灯，其特征在于，所述第一夹角的绝对值愈小时，所述偏移量的绝对值愈大。
5.一种迎宾灯，其特征在于，包括：
一由一单一发光体所构成的光源；
一透镜组，设于所述光源的光路下游；
一投影片，为一穿透式的固定影像层，设于所述透镜组的光路下游；以及
一镜头，设于所述投影片的光路下游；
其中，所述光源的光轴与所述镜头的光轴不平行，用以投射出亮度均匀的影像。
6.如权利要求5所述的迎宾灯，其特征在于，所述镜头的所述光轴与所述迎宾灯的一成像面不垂直，且所述镜头的所述光轴与所述成像面夹有一第一夹角。
7.如权利要求5所述的迎宾灯，其特征在于，所述光源的所述光轴与所述透镜组的光轴不平行，其中，所述光源的所述光轴与所述透镜组的所述光轴之间夹有一第二夹角，所述第二夹角在经绝对值运算后的30度以下且不包含0度。
8.如权利要求5所述的迎宾灯，其特征在于，所述光源的所述光轴和所述透镜组的光轴平行。
9.如权利要求7所述的迎宾灯，其特征在于，所述光源和所述透镜组为共光轴，所述光源的所述光轴与所述镜头的光轴不平行，其中，所述光源的所述光轴与所述镜头的所述光轴之间夹有一第三夹角，所述第三夹角经绝对值运算后在30度以下且不包含0度。
10.如权利要求1或5所述的迎宾灯，其特征在于，所述透镜组包括至少一枚准直透镜。
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