TW201621447A - 光學模組 - Google Patents

Abstract

一種光學模組，包括反射元件、第一光源以及至少一第二光源。反射元件具有主軸以及位於主軸上的焦點。第一光源位於焦點上並發出第一光線，其中部分第一光線經由反射元件的反射以形成平行於主軸的光束。第二光源設置於第一光源的旁側並發出第二光線，其中部分第二光線經由反射元件的反射以形成不平行於主軸的另一光束。第二光源的半高寬大於第一光源的半高寬。

Description

光學模組

本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種具有較佳的光利用率以及較大的照射範圍的光學模組。

隨著全球環保的意識抬頭，節能省電的電子產品已成為當今的趨勢。以照明產業為例，由於發光二極體(light-emitting diode,LED)與雷射二極體(laser diode,LD)具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命長且不含汞等優點，因此逐漸在市場上占有一席之地。

舉例來說，將發光二極體作為特定設計的光學模組的光源，以提供照明或特定的光學效果已相當常見，例如閃光燈。然而，習知閃光燈通常僅配置單一顆發光二極體，因此其所提供的光線僅能投射於較小的區域範圍內。亦即，當使用者透過設置有習知閃光燈的相機在昏暗環境下進行拍攝時，習知閃光燈所提供的光線僅能就被拍攝主體進行補光，至於被拍攝主體的周圍或背景則不在補光的區域範圍內，使得拍攝所得的影像可能會呈現出 被拍攝主體過曝但被拍攝主體的周圍或背景過暗的情況。

本發明提供一種光學模組，其具有較佳的光利用率以及較大的照射範圍。

本發明提出一種光學模組，包括反射元件、第一光源以及至少一第二光源。反射元件具有主軸以及位於主軸上的焦點。第一光源位於焦點上並發出第一光線，其中部分第一光線經由反射元件的反射以形成平行於主軸的光束。第二光源設置於第一光源的旁側並發出第二光線，其中部分第二光線經由反射元件的反射以形成不平行於主軸的另一光束。第二光源的半高寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)大於第一光源的半高寬。

在本發明的一實施例中，上述的第一光源為雷射二極體，而至少一第二光源為至少一發光二極體。

在本發明的一實施例中，上述的第一光源與至少一第二光源之間的色溫差大於等於1000K。

在本發明的一實施例中，通過上述的第一光源與至少一第二光源的一延伸線與主軸重疊。

在本發明的一實施例中，通過上述的第一光源與至少一第二光源的一延伸線與主軸交錯。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二光源為多個光源，且該些第二光源具有兩種以上的出光色。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二光源為多個光源，且第一光源位於第二光源的連線所圍繞而成的一區域內。

在本發明的一實施例中，上述的第一光源與至少一第二光源同時開啟，或將第一光源與至少一第二光源的其一開啟且將第一光源與至少一第二光源的另一關閉。

在本發明的一實施例中，上述的光學模組更包括電路板。第一光源、至少一第二光源與反射元件設置於電路板上，且第一光源與至少一第二光源分別電性連接至電路板。

在本發明的一實施例中，上述的反射元件包括球面反射鏡、楕圓反射鏡或拋物面反射鏡。

基於上述，本發明的光學模組是將第一光源設置於反射元件的焦點上，且將一個或一個以上的第二光源設置於第一光源的旁側。亦即，第二光源離焦設置。藉此，位於焦點的第一光源所發出的第一光線可經由反射元件的反射以形成平行光束而投射向遠方，形成較大照射範圍的遠光，而離焦設置的第二光源所發出的第二光線可經由反射元件的反射以形成不平行於主軸的光束，以在出射後朝四面八方發散開來，形成較大照射範圍的近光，使得本發明的光學模組可同時發出遠光與近光，而具有較佳的光利用率以及較大且彈性的照射範圍。

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。

100、100A~100C‧‧‧光學模組

110‧‧‧反射元件

111‧‧‧主軸

112‧‧‧焦點

113‧‧‧曲面

114‧‧‧開口

120‧‧‧第一光源

121‧‧‧第一光線

131‧‧‧第二光線

122、132‧‧‧光束

130‧‧‧第二光源

140‧‧‧電路板

A‧‧‧區域

L1~L3‧‧‧延伸線

圖1是本發明一實施例的光學模組的俯視示意圖。

圖2是圖1的光學模組沿剖線A-A的剖面示意圖。

圖3是本發明另一實施例的光學模組的俯視示意圖。

圖4是本發明又一實施例的光學模組的俯視示意圖。

圖5是本發明再一實施例的光學模組的俯視示意圖。

圖1是本發明一實施例的光學模組的俯視示意圖。圖2是圖1的光學模組沿剖線A-A的剖面示意圖。請參考圖1與圖2，在本實施例中，光學模組100可應用於閃光燈，但本發明不以此為限。光學模組100包括反射元件110、第一光源120以及至少一第二光源130(圖1與圖2示意地繪示出一個)，其中反射元件110具有主軸111以及位於主軸111上的焦點112，且反射元件110可為曲面反射鏡，例如是球面反射鏡、橢圓面反射鏡或拋物面反射鏡。

第一光源120例如是雷射二極體，但本發明不以此為限，故在其他實施例中，第一光源120也可選用發光二極體或其他適當的發光元件。又，第二光源130例如是發光二極體，但本發明不以此為限，故在其他實施例中，第二光源130也可選用雷射二極體或其他適當的發光元件。詳細而言，第一光源120位於焦點 112上，且適於發出第一光線121。由於第一光線121是從反射元件110的焦點112出光，因此投射至反射元件110的曲面113的部分第一光線121可經由反射元件110的曲面113的反射以形成平行於主軸111的光束122(或稱平行光束)而投射向遠方。亦即，經由反射元件110的曲面113的反射後的部分第一光線121可形成遠光以提供較遠距離的照射。

另一方面，第二光源130設置於第一光源120的旁側，且適於發出第二光線131。由於第二光源130並非位在焦點112上(亦即，第二光源130離焦設置)，因此部份投射至反射元件110的曲面113的第二光線131，經由反射元件110的曲面113反射後可形成不平行於主軸111的光束132。相較於高準直性且平行於主軸111的光束122而言，光束132可自開口114出射後朝四面八方發散開來，可形成近光提供較近距離大範圍的照射面積，也就是說，本實施例的光學模組100可同時發光遠光與近光，具有較佳的光利用率。就其實際應用層面來說，如將本實施例的光學模組100應用閃光燈，則能夠提供更大的照射範圍以補足被拍攝主體的周圍或背景的亮度。更具體而言，光束132主要是作為被拍攝主體的補光所用，而光束122則是作為被拍攝主體的周圍或背景的補光所用。

在本實施例中，較佳地是，第二光源130是發光二極體且第一光源120是雷射二極體，因此第二光源130的半高寬會大於第一光源120的半高寬，亦即第二光源130的半角(half angle) 角度會大於第一光源120的半角角度。也就是說，第一光源120相對於第二光源130而言，其具有較佳的準直性，更可接近於點光源的形式。因此，位於焦點112上的第一光源120在光學上設計將更適於投射至更遠的照射距離。另一方面離焦設置的第二光源130，由於其具有較大的半高寬，因此第二光線131可以較大角度經由反射元件110的曲面113的反射，以形成更為發散的第二光束132，從而提供較近距離大範圍的照射面積。當應用於例如是閃光燈上時，無論是被拍攝主題、被拍攝主體的周圍或背景的補光範圍，將可以更廣泛。

此處，第一光源120與第二光源130的出光色(lighting colors)可選自兩種不同出光色。舉例來說，第一光源120可為白光，第二光源130則為紅光，藉以透過不同光色之組合以提供較佳的演色性。另外，特別的是，第一光源120與第二光源130可具有不同的色溫。較佳地是，第一光源120與第二光源130之間的色溫差大於等於1000K。換句話說，第一光源120可為一高色溫白光，亦即一冷白光，以提供更佳的亮度表現，而第二光源130則可為一低色溫白光，亦即一暖色白光，以提供更佳的主體表現。如此搭配不同的出光色與色溫以應用於例如是閃光燈上時，可在補光時獲得更佳的光源表現，避免發生補光時一貫地光色失衡的情況。

在本實施例中，通過第一光源120與第二光源130的延伸線L1例如是與主軸112相重疊，且較佳的是，令第一光源120 與第二光源130皆由反射元件110所罩覆但暴露於反射元件110的開口114，以讓第一光源120所發出的第一光線121以及第二光源130所發出的第二光線131的大部分皆可經由反射元件110的反射而自開口114出射。

如圖1與圖2所示，光學模組100更包括電路板140，其中第一光源120、第二光源130與反射元件130皆設置於電路板140上，且第一光源120與第二光源130例如是透過焊接或表面黏著技術(SMT)以分別電性連接至電路板140。由於第一光源120與第二光源130皆由反射元件110所罩覆，因此換個角度來說，第一光源120在電路板140上的正投影與第二光源130在電路板140上的正投影皆落在反射元件130在電路板140上的正投影內。

需說明的是，雖然本實施例的光學模組100的第一光源120與第二光源130的數量各一，且第二光源130較第一光源120靠近開口114，但本發明不以此為限。在其他實施例中，亦可將第一光源120設置較第二光源130靠近開口114，又或者是，同時設置兩個或兩個以上的第二光源130，且令這些第二光源130皆位於第一光源120的同一側(包含有相對靠近開口的一側以及相對遠離開口的一側)或令第二光源130分別位於第一光源120的相對兩側(亦即，第一光源120會位在其中兩個第二光源130之間)。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內 容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3是本發明另一實施例的光學模組的俯視示意圖。請參考圖3，圖3的光學模組100A與圖1的光學模組100相似，惟二者主要差異處在於：光學模組100A包括至少兩個第二光源130(圖3示意地繪示出兩個)，其中第一光源120位在這兩個第二光源130之間，且通過第一光源120與這兩個第二光源130的延伸線L2與主軸111交錯。此處，延伸線L2例如是垂直於主軸111，因此第一光源120與開口114之間的距離會等於各個第二光源130與開口114之間的距離。此處，第一光源120與兩相鄰的第二光源130共線，但在其他實施例亦可採非共線設置本發明對此並不加以限制。

值得一提的是，兩個第二光源130的出光色(lighting colors)可選自兩種不同出光色。舉例來說，第二光源130的其一可為一白光，第二光源130的另一可為一紅光，藉以透過不同出光色之組合，以提供較佳的演色性，可在補光時獲得更佳的光源表現，避免發生補光時一貫地光色失衡的情況。

雖然本實施例的光學模組100A是將的第一光源120設置於這兩個第二光源130之間，但本發明不以此為限。在其他實施例中，亦可將兩個或兩個以上的第二光源130設置於第一光源120的同一側。

圖4是本發明又一實施例的光學模組的俯視示意圖。請 參考圖4，圖4的光學模組100B與圖3的光學模組100A相似，惟二者主要差異處在於：光學模組100B中通過第一光源120與這兩個第二光源130的延伸線L3與主軸111交錯，且第一光源120與開口114之間的距離以及各個第二光源130與開口114之間的距離各不相等。亦即，光學模組100B的其中一個第二光源130會較第一光源110與另一個第二光源130靠近開口114，且第一光源110會較另一個第二光源130靠近開口114。

雖然本實施例的光學模組100B是將的第一光源120設置於這兩個第二光源130之間，但本發明不以此為限。在其他實施例中，亦可將兩個或兩個以上的第二光源130設置於第一光源120的同一側(包含有相對靠近開口的一側以及相對遠離開口的一側)。

圖5是本發明再一實施例的光學模組的俯視示意圖。請參考圖5，圖5的光學模組100C與上述實施例的光學模組100、100A與100C大致相似，惟其主要差異處在於：光學模組100C包括多個第二光源130，其中位在焦點112上的第一光源120也位於這些第二光源130的連線所圍繞而成的區域A內，透過第一光源120與這些第二光源130的緊密排列，使得光模組100C的體積可較為縮小。

值得一提的是，上述實施例的光學模組100、100A至100C，可透過電路控制的方式而具有不同的出光模式。舉例來說，使用者可視其實際操作需求來同時開啟第一光源120與第二光源130、開啟第一光源120但關閉所有第二光源130、開啟第一光源 120但關閉部分第二光源130、關閉第一光源120但開啟所有第二光源130或關閉第一光源120但開啟部分第二光源130，進而獲致不同的出光模式以針對特定區域範圍進行補光。由於第一光源120自反射元件110反射後可形成高準直性且平行於主軸111的光束122，相較於只有單一光源的習知技術，因此較佳的控制模式是：開啟第一光源120並開啟第二光源130，以能獲得更佳的光學表現，但本發明不以此為限。

綜上所述，本發明的光學模組是將第一光源設置於反射元件的焦點上，且將一個或一個以上的第二光源設置於第一光源的旁側。亦即，第二光源離焦設置。藉此，第一光源所發出的第一光線可經由反射元件的反射以形成平行光束而投射向遠方，另一方面，離焦設置的第二光源所發出的第二光線可經由反射元件的反射以形成不平行於主軸的光束，以在出射後朝四面八方發散開來形成大範圍照射的近光，使得本發明的光學模組可同時發出遠光與近光，而具有較佳的光利用率。舉例來說，如將本發明的光學模組應用閃光燈，則能夠提供更大的照射範圍以補足被拍攝主體的周圍或背景的亮度。更具體而言，不平行於主軸出射的光束主要是作為被拍攝主體的補光所用，而平行於主軸出射的光束則是作為被拍攝主體的周圍或背景的補光所用。

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‧‧‧光學模組

110‧‧‧反射元件

111‧‧‧主軸

112‧‧‧焦點

114‧‧‧開口

120‧‧‧第一光源

130‧‧‧第二光源

140‧‧‧電路板

L1‧‧‧延伸線

Claims (10)

1. 一種光學模組，包括：一反射元件，具有一主軸以及位於主軸上的一焦點；一第一光源，位於焦點上並發出一第一光線，其中部分該第一光線經由該反射元件的反射以形成平行於該主軸的一光束；以及至少一第二光源，設置於該第一光源的旁側並發出一第二光線，其中部分該第二光線經由該反射元件的反射以形成不平行於該主軸的另一光束，且該第二光源的半高寬大於該第一光源的半高寬。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源為一雷射二極體，該至少一第二光源為至少一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源與該至少一第二光源之間的色溫差大於等於1000K。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中通過該第一光源與該至少一第二光源的一延伸線與該主軸重疊。
5. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中通過該第一光源與該至少一第二光源的一延伸線與該主軸交錯。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該至少一第二光源為多個光源，該些光源具有兩種以上的出光色。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該至少一第二光源為多個光源，且該第一光源位於該些第二光源的連線所圍 繞而成的一區域內。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源與該至少一第二光源可同時開啟，或將該第一光源與該至少一第二光源的其一開啟且將該第一光源與該至少一第二光源的另一關閉。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，更包括：一電路板，該第一光源、該至少一第二光源與該反射元件設置於該電路板上，且該第一光源與該第二光源分別電性連接至該電路板。
10. 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該反射元件包括球面反射鏡、楕圓反射鏡或拋物面反射鏡。