CN113685774B - 镜头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镜头及其制造方法，其中，该镜头包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及设有两端开口的导光件。导光件具有相对的第一端与第二端，第一端的开口面积大于第二端的开口面积，且第二透镜设于导光件的第二端的开口内。镜头沿一轴向依序设置有第一透镜、导光件的第一端，第二透镜、导光件的第二端、第三透镜。本发明因设置导光件可提高镜头的周缘光量，减少周缘暗区面积并提高整体亮度均匀性，而可提高视觉品味。再者，因进入导光件的光线可大部分为镜头有效光区外的杂散光，故可回收杂散光减少光能量的损失，获得提高光利用效率的效果。

Description

镜头及其制造方法
技术领域
本发明关于一种镜头及其制造方法。
背景技术
图1A为已知的车灯投影镜头的示意图。于目前的车灯投影镜头中，在镜头出光面(透镜L1-L4中的透镜L1的表面S1)容易出现亮度分布不均匀的亮暗区分布现象，例如图1B所示，出光面周缘会出现明显暗区，亦即光线无法充满整个车灯镜片范围，导致较差的视觉效果及较低的光利用效率。
“背景技术”只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
根据本发明的一个观点，提供一种镜头，包含第一透镜、第二透镜、第三透镜以及设有两端开口的导光件(light guide)。导光件的轴向两端分别为第一端与第二端，第一端的开口面积大于第二端的开口面积，且第二透镜设于导光件的第二端的开口内。沿镜头轴向依序设置有第一透镜、导光件的第一端，第二透镜、导光件的第二端、第三透镜，且导光件的第二端的内周所围绕出的面积，小于第三透镜径向面积。
根据本发明的另一个观点，提供一种镜头，包含沿一轴向依序设置的具正屈光度的第一透镜、设有两端开口的导光件、以及一第二透镜。导光件距离第二透镜最近一端的内周所围绕出的面积，小于第二透镜的径向面积。导光件距离第一透镜最远一端的开口，设置于镜头沿该轴向的有效光区的最窄位置处。
根据本发明的上述观点，因设置导光件可提高镜头的周缘光量，减少周缘暗区面积并提高整体亮度均匀性，而可提高视觉品味。再者，因进入导光件的光线可大部分为镜头有效光区外的杂散光，故可回收杂散光减少光能量的损失，获得提高光利用效率的效果。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1A为已知的车灯投影镜头示意图，图1B显示图1A的镜头的出光面亮度分布。
图2为本发明一实施例的镜头的剖面结构示意图。
图3为本发明一实施例的导光件的立体示意图。
图4为本发明一实施例的导光件的剖面示意图。
图5显示图2的镜头的出光面亮度分布。
图6显示未设有导光件的已知设计与本案图2的实施例的X轴照度分布比较图。
图7显示未设有导光件的已知设计与本案图2的实施例的Y轴照度分布比较图。
图8显示本发明一实施例的镜头的透镜组成示意图。
图9为本发明另一实施例的镜头的剖面结构示意图。
图10为本发明另一实施例的镜头的剖面结构示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图2为本发明一实施例的镜头的剖面结构示意图，图3为本发明一实施例的导光件(light guide)的立体示意图。如图2所示，镜头10可包含一镜筒(图中未显示)，沿镜头轴向N排列的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L3，且一导光件12可设于邻近第一透镜L1位置处。于本实施例中，导光件为一种把光源(例如LED)发出的光线导向所需位置的结构件。导光件的结构并不限定，例如可为一空心锥体或柱体、导光板或光导管等。第一透镜L1例如可具正屈光度，且各个透镜的形状可为双凹、双凸、平凹、平凸或新月外型等而不限定。
如图3所示，于本实施例中，导光件12的轴向M的两端，分别为第一端121与第二端122，第一端121具有开口121a且第二端具有开口122a，且第一端开口121a的面积可大第二端的开口122a的面积。于其他的实施例中，第一端开口121a的面积亦可小于或等于第二端开口122a的面积。于本实施例中，导光件12例示为具有中空圆锥体的外型而不限定，因导光件12系为中空体故一端具有相对的一内周123a跟外周123b，举例而言，图3底部绘示出的虚线剖面线范围，代表第二端122的内周123a所围绕出的面积。再者，于一实施例中，可将导光件12配置使第一透镜L1、导光件第一端121、第二透镜L2、导光件第二端122、第三透镜L3沿导光件12的轴向M依序设置。
请再参考图2，于本实施例中，沿着镜头的轴向N可依序设置第一透镜L1、导光件12的第一端121，第二透镜L2、导光件12的第二端122、及第三透镜L3，第二透镜L2可设于导光件12内，或是第二透镜L2可设于邻近导光件12的第二端开口122a之内，且导光件12的第二端的内周123a所围绕出的面积(如图3绘示出的虚线剖面线范围)，小于第三透镜L3的径向面积。于此，透镜的“径向面积”定义为该透镜沿轴向N投影于与轴向N正交的平面上的面积。再者，于本实施例中，导光件12距离第二透镜L2最近一端(第二端122)的内周所围绕出的面积，小于第二透镜L2的径向面积。于其他的实施例中，亦可设置多于一个的透镜于导光件12内，或者导光件12内可不设置透镜。
请再参考图2，于一实施例中，导光件第一端121到透镜L1的最短距离可小于导光件第二端122到透镜L1的最短距离。再者，于一实施例中，透镜L1可设有相对的第一表面S1和第二表面S2，且导光件第一端121到第一表面S1的最短距离可大于导光件第一端121到第二表面S2的最短距离。另外，镜头10可外加光圈14，光圈14可设于邻近导光件第二端122位置处，且可配置使透镜第一表面S1、透镜第二表面S2、导光件第一端121和光圈14沿轴向N依序排列。于一实施例中，导光件第二端122和光圈14的最短距离可小于20mm但不限定。于另一实施例中，导光件第二端122和光圈14的最短距离可小于10mm，于再另一实施例中，导光件第二端122和光圈14的最短距离可小于5mm。于一实施例中，光圈14可完全落入导光件第二端122的外周123b所圈围出的区域范围内。
图4为本发明一实施例的导光件的剖面示意图。如图4所示，于一实施例中，镜头10的有效光I可为其行进路径会通过第二透镜L2具有屈折力的曲面S并进入第一透镜L1的光线，且有效光I于镜头10的分布区域可视为镜头有效光区(图4的虚线箭头示意地绘出部分镜头有效光区)。于本实施例中，导光件12距离第一透镜L1最远一端的开口(图4例示为第二端122的开口122a)，设置于镜头有效光区的沿轴向N上的最窄位置处。再者，于本实施例中，导光件12可配置于镜头10的有效光I分布区域之外，亦即在镜头有效光区外，因此进入导光件12的光线主要为杂散光IS，不会影响有效光I的行进或成像，但本发明不限定于此。于其他的实施例中，导光件12亦可部分位于镜头有效光区内且其余部分位于镜头有效光区外，同样可获得吸收杂散光IS的效果。通过导光件12相对镜头有效光区的位置选择，可视实际需求调整进入到导光件12的杂散光IS及有效光I的光量。再者，通过导光件12壁面的适当角度设计，由导光件第二端122进入的杂散光IS(或者加上部分有效光I)可于导光件12内全反射行进再由导光件第一端121出光并导向第一表面S1(镜头出光面)的周缘区域，因此可减少第一表面S1的周缘的暗区，提高镜头出光面的光均匀性。再者，于一实施例中，导光件第一端121可设有微结构/粗糙面R以提高出光效率。
图5显示本发明实施例镜片L1的第一表面S1(镜头出光面)的亮度分布，和未加导光件的图1B比较，上述实施例可提高镜头的周缘光量，减少周缘暗区面积并提高整体亮度均匀性，而可提高视觉品味。图6显示未设有导光件的已知设计与本案图2的实施例的X轴照度分布比较图，图7显示未设有导光件的已知设计与本案图2的实施例的Y轴照度分布比较图。由图6及图7可看出，设有导光件的镜头实施例明显可提高周缘光量而提高整体亮度均匀性。
通过上述各个实施例的设计，因设置导光件12可提高镜头的周缘光量，减少周缘暗区面积并提高整体亮度均匀性，而可提高视觉品味。再者，因进入导光件12的光线可大部分为镜头有效光区外的杂散光IS，故可回收杂散光IS减少光能量的损失，获得提高光利用效率的效果。
图8及下表一显示本发明一实施例的镜头的各个透镜的设计参数及外形。图8显示于一光轴16由图像放大侧OS(例如车灯出光侧)往图像缩小侧IS(例如靠近光源18的入光侧)，依序排列第一透镜L1、第二透镜L2、光圈14、第三透镜L3及第四透镜L4，各个透镜的设计参数及外形如下表一所示。
表一
须注意于上述的各个实施例中，导光件的外形及搭配的透镜数量完全不限定，而可搭配出光需求加以变化。举例而言，如图9所示，镜头10a可仅具有第一透镜L1、第二透镜L2及第三透镜L3。如图10所示，于另一实施例中，镜头10b的导光件12例如可具有不对称的结构设计以符合特定的出光需求，且导光件12例如可仅搭配两个透镜L1、L2。再者，于上述的各个实施例中，导光件12若设计为足以带走周缘的大部分杂散光的话，导光件12的一端可作为光阑(stop)而可省略镜头外加的光圈14。再者，于一实施例中，导光件12可由塑料材质(例如PC或PMMA)所构成，且各个透镜可由玻璃材质所构成，但本发明不限定于此。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种镜头，其特征在于，包含：
一第一透镜；
一第二透镜；
一第三透镜；以及
一设有两端开口的导光件，所述导光件为空心结构，在所述导光件的轴向两端，分别为一第一端与一第二端，所述第一端的开口面积大于所述第二端的开口面积，且所述第二透镜设于所述导光件的所述第二端的开口内；
其中，沿所述镜头的一轴向依序设置有所述第一透镜、所述导光件的所述第一端，所述第二透镜、所述导光件的所述第二端、所述第三透镜，且所述导光件的第二端的内周所围绕出的面积，小于所述第三透镜的径向面积。
2.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述导光件的所述第二端的内周所围绕出的面积，小于所述第二透镜的径向面积。
3.如权利要求1所述的镜头，其特征在于，更包含：
一光圈，邻近所述第二端，且所述第二端和所述光圈的最短距离小于20mm。
4.如权利要求3所述的镜头，其特征在于，所述光圈完全落入所述导光件第二端的外周所圈围出的区域范围内。
5.一种镜头，其特征在于，包含：
沿一轴向依序设置的一具正屈光度的第一透镜、一设有两端开口的导光件以及一第二透镜，其中，所述导光件为空心结构，所述第二透镜设置于所述导光件内，所述导光件距离所述第二透镜最近一端的内周所围绕出的面积，小于所述第二透镜的径向面积，且所述导光件距离所述第一透镜最远一端的开口，设置于所述镜头沿所述轴向的有效光区的最窄位置处。
6.如权利要求1或5所述的镜头，其特征在于，至少部分所述导光件配置于所述镜头的有效光分布区域之外。
7.如权利要求1或5所述的镜头，其特征在于，所述导光件为一中空圆锥体。
8.如权利要求1或5所述的镜头，其特征在于，所述导光件由塑料材质所构成，且所述第一透镜与所述第二透镜由玻璃材质所构成。
9.一种镜头制造方法，其特征在于，包含：
提供一镜筒；
固定一第一透镜、第二透镜和一第三透镜于所述镜筒内；以及
固定设有两端开口的导光件于所述镜筒内，所述导光件为空心结构，所述第二透镜设置于所述导光件内，在所述导光件的轴向两端，分别为一第一端与一第二端，所述第一端的开口面积大于所述第二端的开口面积，且所述第二透镜设于所述导光件的所述第二端的开口内，且将所述导光件配置为使所述第一透镜、所述导光件的所述第一端，所述第二透镜、所述导光件的所述第二端、所述第三透镜沿所述轴向依序设置，其中所述导光件的第二端的内周所围绕出的面积，小于所述第三透镜的径向面积。
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