TWI404973B - 雙燈照明系統及其變焦合光裝置 - Google Patents

Description

雙燈照明系統及其變焦合光裝置

本發明關於一種雙燈照明系統，尤其有關一種包含變焦透鏡的雙燈照明系統。

圖1為一示意圖，顯示美國專利公告第US7182468號揭露的一雙燈合光系統100設計。如圖1所示，利用光積分柱106、108分別地收集左側燈源102的光束及右側燈源104的光束並導入另一光積分柱110以獲得合光效果。然而，因為左側燈源102的光束及右側燈源104的光束進入光積分柱110時的通孔大小，均為光積分柱110開口的一半，使集光效率受到限制，無法增加收光面積及收光角度。因此，習知設計被提出以解決此一問題。

如圖2所示，美國專利公告第US7201498號揭露一種雙燈合光系統200設計，雙燈合光系統200包含燈源202、204、合光透鏡組206及一可移動的反射稜鏡208。藉由反射稜鏡208的移動可調整合光效果，但無法進一步改善收光角度以提高出光亮度。另外，如圖3所示，台灣公開專利第TW200743822號揭露一種雙燈合光系統300，包含一合光稜鏡302以反射燈源304、306發出的光束，且雙燈合光系統300包含聚光透鏡312、314、316以提高合光效果。類似的習知設計例如美國專利公告第US6224217號、美國專利公告第US7125144號也揭露包含合光稜鏡及透鏡組的合光系統設計。然而，這些習知設計中的合光稜鏡無法移動，若僅開啟單燈時無法提供良好的發光效率及亮度。

本發明提供一種具有良好收光角度及出光亮度的雙燈照明系統及其變焦合光裝置。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種雙燈照明系統，本發明之一實施例之雙燈照明系統包含設置於不同位置的一第一光源及一第二光源、一光偏折裝置、一光勻化裝置及一透鏡組件。第一光源產生一第一光束且第二光源產生一第二光束，光偏折裝置設置於第一光束的一第一光路及第二光束的一第二光路以反射第一光束及第二光束，並使第一光束及第二光束合光成一混合光束，且由光勻化裝置接收並均勻化混合光束。透鏡組件設置於光偏折裝置與光勻化裝置之間，透鏡組件包含鄰近光偏折裝置的一第一變焦透鏡組及鄰近光勻化裝置的一第二變焦透鏡組，該第一變焦透鏡組的構造與該第二變焦透鏡組的構造相同，且該第一變焦透鏡組的擺放位置與該變焦第二透鏡組的擺放位置大致對稱。

本發明之另一實施例提供一種變焦合光裝置，此變焦合光裝置包含一光偏折裝置、一光勻化裝置及一透鏡組件。光偏折裝置的一第一側面面向一第一光源且一第二側面面向一第二光源，光偏折裝置設置於第一光源所產生的一第一光束的一第一光路及第二光源所產生的一第二光束的一第二光路的其中之一，以反射該第一光束及該第二光束的其中之一。光勻化裝置接收並均勻化第一光束及第二光束的其中之一。透鏡組件設置於光偏折裝置與光勻化裝置之間，以調整該光勻化裝置的收光角度。透鏡組件包含鄰近光偏折裝置的一第一變焦透鏡組及鄰近光勻化裝置的一第二變焦透鏡組，第一變焦透鏡組的構造與第二變焦透鏡組的構造相同，且第一變焦透鏡組的擺放位置與第二變焦透鏡組的擺放位置大致對稱。光偏折裝置為一可動件，藉由光偏折裝置的移動以調整反射進入光勻化裝置的第一光束的光量及第二光束的光量的其中之一。

於一實施例中，光偏折裝置的一第一側面面向第一光源且光偏折裝置的一第二側面面向第二光源，且第一側面可與第二側面夾一直角且分別形成一反射鍍膜。

於一實施例中，光偏折裝置為一合光稜鏡，且光勻化裝置為一光積分柱。

於一實施例中，光偏折裝置大致位於第一光源及第二光源的一連線上，混合光束沿一第一方向傳遞且該第一方向與該連線大致垂直。

於一實施例中，第一變焦透鏡組包含由光偏折裝置朝光勻化裝置排列的一第一透鏡及一第二透鏡，第二變焦透鏡組包含由光偏折裝置朝光勻化裝置排列的一第三透鏡及一第四透鏡，該第一透鏡與該第四透鏡相同，且該第二透鏡與該第三透鏡相同。第一透鏡的擺放位置為固定，且第二透鏡、第三透鏡及第四透鏡的擺放位置為可調。

基於上述各個實施例之設計，藉由對設置於光偏折裝置與光勻化裝置間的透鏡組件進行變焦調整，可使光勻化裝置的收光角度被調整而提高出光亮度。再者，因光偏折裝置設計為一可動件，藉由光偏折裝置的移動可調整反射進入光勻化裝置的光量。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖4為依本發明一實施例之雙燈照明系統的示意圖。如圖4所示，雙燈照明系統10包含設置於不同位置的一第一光源12及一第二光源14、一光偏折裝置16、一光勻化裝置18、及一透鏡組件22。光偏折裝置16例如可為一合光稜鏡26，且光勻化裝置18例如可為一光積分柱28。於本實施例中，合光稜鏡26大致位於第一光源12及第二光源14的一連線上。第一光源12產生一第一光束I1且第二光源14產生一第二光束I2，合光稜鏡26的一側面M面向第一光源12且另一側面N面向第二光源14，側面M、N均塗佈有一層反射鍍膜，因此當合光稜鏡26設置於第一光束I1的光路及第二光束I2的光路上時，合光稜鏡26可反射第一光束I1及第二光束I2並將該些光束合光為一混合光束I，混合光束I進入光積分柱28後被光積分柱28均勻化。於一實施例中，合光稜鏡26的側面M及側面N夾一直角，且混合光束I的傳遞方向大致垂直第一光源12及第二光源14的連線。

透鏡組件22設置於合光稜鏡26與光積分柱28之間，透鏡組件22的構成及變焦調整方式之一例顯示於圖5及圖6。圖5顯示變焦調整前的透鏡組件22示意圖，圖6顯示進行變焦調整的透鏡組件22示意圖。於本實施例中，透鏡組件22包含由合光稜鏡26朝光積分柱28排列的一第一透鏡221、一第二透鏡222、一第三透鏡223及一第四透鏡224，第一透鏡221的構造與第四透鏡224的構造相同，且第二透鏡222的構造與第三透鏡223的構造相同。換言之，透鏡組件22包含兩組相同的變焦透鏡組，且如圖5所示，兩組相同變焦透鏡組於進行變焦調整前的擺放位置大致對稱。於本實施例中，如圖6所示，藉由移動第二透鏡222、第三透鏡223及第四透鏡224的位置可進行變焦調整，特別是移動第二透鏡222可調整聚光位置，改善光積分柱28的收光角度的效果並提高出光亮度。圖7A為一示意圖，顯示進行變焦調整後的光通量改善效果。藉由移動第二透鏡222、第三透鏡223及第四透鏡224的位置調整收光角度讓外圍光線集中到光積分柱28中心位置，可使光通量峰值提高約40%。再者，圖7B為一示意圖，顯示進行變焦調整時第二透鏡222的移動距離與光輸入端的亮度關係。如圖7B所示，光積分柱28的光輸入端的亮度可提高為單燈模式亮度的155%-194%，即藉由變焦調整設計可獲得良好的集光效率。

圖8為依本發明另一實施例的示意圖，顯示雙燈照明系統10於開啟單燈時的亮度調整方式。如圖8所示，當雙燈源中只有其中一個燈源開啟(例如圖示僅第一燈源12開啟)時，藉由調整合光稜鏡26的位置，例如圖示由位置P移至位置Q，可改善合光稜鏡26反射光線的位置及角度，藉以提高反射進入光積分柱28的光量。合光稜鏡26的位置例如可沿平行雙燈源連線方向(X軸)及垂直連線方向(Z軸)的其中之一調整，圖9表列出不同調整位移的改善效果，由圖9可知，藉由調整合光稜鏡26的位置，可將雙燈照明系統僅開啟單燈時的出光亮度提高到約為單燈照明系統的出光亮度的97%。

由上述各個實施例可知，光偏折裝置、光勻化裝置及透鏡組件可構成一變焦合光裝置，當對設置於光偏折裝置與光勻化裝置間的透鏡組件進行變焦調整，可調整光勻化裝置的收光角度並提高出光亮度。再者，因光偏折裝置設計為一可動件，當雙燈照明系統僅開啟單燈時，藉由光偏折裝置的移動而調整反射進入光勻化裝置的光量。

圖10及圖11為示意圖，顯示透鏡組件22構造的不同實施例。於前述各個實施例的雙燈照明系統中，所使用的透鏡組件構造並不限定，僅需提供兩組相同的變焦透鏡組，且兩組相同的變焦透鏡組的擺放位置大致對稱即可調整並改善光積分柱28的收光角度。如圖10所示，透鏡組件22由透鏡L1、L2、L3、及L4構成，透鏡L1及透鏡L4相同且於變焦調整前相對孔徑光欄(stop)SP的擺放位置也相同，透鏡L2與透鏡L3相同且於變焦調整前相對孔徑光欄SP的擺放位置也相同。透鏡L1表面S1的曲率半徑為-61.835mm，透鏡L1表面S2的曲率半徑為-17mm。透鏡L2表面S3的曲率半徑為589.848mm，透鏡L2表面S4的曲率半徑為-28.887mm。如圖11所示之另一實施例，透鏡組件22由透鏡L5、L6、L7、及L8構成，透鏡L5及透鏡L8相同且相對孔徑光欄SP的擺放位置也相同，透鏡L6與透鏡L7相同且相對孔徑光欄SP的擺放位置也相同。透鏡L5表面S5的曲率半徑為14.667mm，透鏡L5表面S6的曲率半徑為-19.174mm。透鏡L6表面S7的曲率半徑為-22.64mm，透鏡L6表面S8的曲率半徑為-18.15mm。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10．．．雙燈照明系統

12、14．．．光源

16．．．光偏折裝置

18．．．光勻化裝置

22．．．透鏡組件

221．．．第一透鏡

222．．．第二透鏡

223．．．第三透鏡

224．．．第四透鏡

26．．．合光稜鏡

28．．．光積分柱

100．．．雙燈合光系統

102、104．．．燈源

106、108、110．．．光積分柱

200．．．雙燈合光系統

202、204．．．燈源

206．．．合光透鏡組

208．．．反射稜鏡

300．．．雙燈合光系統

302．．．合光稜鏡

304、306．．．燈源

312、314、316．．．聚光透鏡

I、I1、I2．．．光束

L1-L8．．．透鏡

M、N．．．合光稜鏡側面

S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8．．．透鏡表面

SP．．．孔徑光欄

P、Q．．．稜鏡位置

圖1為顯示一習知雙燈合光系統設計的示意圖。

圖2為顯示另一習知雙燈合光系統設計的示意圖。

圖3為顯示另一習知雙燈合光系統設計的示意圖。

圖4為依本發明一實施例之雙燈照明系統的示意圖。

圖5及圖6為依本發明一實施例之透鏡組件的構成及變焦調整方式示意圖。

圖7A為一示意圖，顯示藉由透鏡組件之一實施例進行變焦調整後的光通量改善效果。

圖7B為一示意圖，顯示藉由透鏡組件之一實施例進行變焦調整時第二透鏡的移動距離與光輸入端的亮度關係。

圖8為依本發明另一實施例的示意圖，顯示雙燈照明系統於開啟單燈時的亮度調整方式。

圖9表列合光稜鏡於不同調整位移下的出光亮度改善效果。

圖10及圖11為示意圖，顯示透鏡組件構造的不同實施例。

10．．．雙燈照明系統

12、14．．．光源

16．．．光偏折裝置

18．．．光勻化裝置

22．．．透鏡組件

26．．．合光稜鏡

28．．．光積分柱

I、I1、I2．．．光束

M、N．．．合光稜鏡側面

Claims (17)

1. 一種雙燈照明系統，包含：設置於不同位置的一第一光源及一第二光源，該第一光源產生一第一光束且該第二光源產生一第二光束；一光偏折裝置，設置於該第一光束的一第一光路及該第二光束的一第二光路以反射該第一光束及該第二光束，並使該第一光束及該第二光束合光成一混合光束；一光勻化裝置，接收並均勻化該混合光束；以及一透鏡組件，設置於該光偏折裝置與該光勻化裝置之間，該透鏡組件包含鄰近該光偏折裝置的一第一變焦透鏡組及鄰近該光勻化裝置的一第二變焦透鏡組，且該第一變焦透鏡組相對於一孔徑光欄的擺放位置與該第二變焦透鏡組相對於該孔徑光欄的擺放位置實質上對稱，其中該第一變焦透鏡組包含由該光偏折裝置朝該光勻化裝置排列的一第一透鏡及一第二透鏡，該第二變焦透鏡組包含由該光偏折裝置朝該光勻化裝置排列的一第三透鏡及一第四透鏡，該第一透鏡與該第四透鏡的構造相同，該第二透鏡與該第三透鏡的構造相同，該第一透鏡的擺放位置為固定，且該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡的擺放位置為可調。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙燈照明系統，該光偏折裝置的一第一側面面向該第一光源且該光偏折裝置的一第二側面面向該第二光源。
3. 如申請專利範圍第2項所述之雙燈照明系統，其中該第一側面及該第二側面分別形成一反射鍍膜。
4. 如申請專利範圍第2項所述之雙燈照明系統，其中該第一側面與該第二側面夾一直角。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雙燈照明系統，其中該光偏折裝置為一合光稜鏡。
6. 如申請專利範圍第1項所述之雙燈照明系統，其中該光偏折裝置實質上位於該第一光源及該第二光源的一連線上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之雙燈照明系統，其中該混合光束沿一第一方向傳遞，且該第一方向與該連線實質上垂直。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雙燈照明系統，其中該光勻化裝置為一光積分柱。
9. 一種變焦合光裝置，包含：一光偏折裝置，該光偏折裝置的一第一側面面向一第一光源且該光偏折裝置的一第二側面面向一第二光源，該光偏折裝置設置於該第一光源所產生的一第一光束的一第一光路及該第二光源所產生的一第二光束的一第二光路的其中之一，以反射該第一光束及該第二光束的其中之一；一光勻化裝置，接收並均勻化該第一光束及該第二光束的其中之一；以及 一透鏡組件，設置於該光偏折裝置與該光勻化裝置之間以調整該光勻化裝置的收光角度，該透鏡組件包含鄰近該光偏折裝置的一第一變焦透鏡組及鄰近該光勻化裝置的一第二變焦透鏡組，該第一變焦透鏡組的構造與該第二變焦透鏡組的構造相同，且該第一變焦透鏡組的擺放位置與該第二變焦透鏡組的擺放位置實質上對稱，其中該光偏折裝置為一可動件，藉由該光偏折裝置的移動以調整進入該光勻化裝置的該第一光束的光量及該第二光束的光量的其中之一。
10. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中該第一側面及該第二側面分別形成一反射鍍膜。
11. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中該第一側面與該第二側面夾一直角。
12. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中該光偏折裝置為一合光稜鏡。
13. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中該光偏折裝置實質上位於該第一光源及該第二光源的一連線上。
14. 如申請專利範圍第13項所述之變焦合光裝置，其中該第一光束及該第二光束的其中之一經過該光偏折裝置後沿一第一方向傳遞，且該第一方向與該連線實質上垂直。
15. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中 該第一變焦透鏡組包含由該光偏折裝置朝該光勻化裝置排列的一第一透鏡及一第二透鏡，該第二變焦透鏡組包含由該光偏折裝置朝該光勻化裝置排列的一第三透鏡及一第四透鏡，該第一透鏡與該第四透鏡的構造相同，且該第二透鏡與該第三透鏡的構造相同。
16. 如申請專利範圍第15項所述之變焦合光裝置，其中該第一透鏡的擺放位置為固定，且該第二透鏡、該第三透鏡及該第四透鏡的擺放位置為可調。
17. 如申請專利範圍第9項所述之變焦合光裝置，其中該光勻化裝置為一光積分柱。