TWI537609B - 薄型化鏡片 - Google Patents

Description

薄型化鏡片

本發明是有關於一種鏡片，特別是指一種用於照明的鏡片。

習知菲涅耳透鏡(Fresnel lens)於照相鏡頭的閃光燈之應用，如US8729571專利所揭示者，是成對地分別設置於具有預定間隔的二LED燈上，以便將光線導向預定方向，由於該菲涅耳透鏡的厚度相當薄，特別適合應用於可攜式的電子裝置，例如行動電話或平板電腦。

由於上述菲涅耳透鏡大抵是以凸透鏡的面型進行切割薄化，因此上述菲涅耳透鏡的光學性能如同凸透鏡，只能單純地對於該等LED燈所發出的光線進行收束至特定區域，致使對於該等LED燈經過上述菲涅耳透鏡調整後之光型相當單純，不易有效的改變光線角度，且上述菲涅耳透鏡無法有效將該等LED燈混光均勻，此外，由於該等LED燈為面光源，方向雜散之光線於通過菲涅耳透鏡中心處後，難以被導引至預定被照處，而導致光線之損失，因此上述菲涅耳透鏡結構設計有待改進。

因此，本發明之目的，即在提供一種能均勻混光，且能提升中心照度的薄型化鏡片。

於是，本發明薄型化鏡片，包含一曲面部、一外周緣及一齒狀紋路部。

該曲面部位於中央處，且包括至少一曲面，該曲面部的外輪廓為非圓形。該外周緣圍繞該曲面部。該齒狀紋路部位於該曲面部及該外周緣間，且包括至少二凹凸紋路區。各凹凸紋路區具有一圍繞一中心向外延伸的凹凸紋路面，該凹凸紋路區的中心位於中央處。

本發明的功效在於，藉由該曲面部搭配該齒狀紋路部，除了能達到均勻混光的效果之外，亦能收斂大角度的光，進而提升預定被照處之中心照度。該曲面部可以提昇出光效率，減少光線損失。

C‧‧‧中心

I‧‧‧光軸

3‧‧‧照明裝置

31‧‧‧LED燈

4‧‧‧薄型化鏡片

5‧‧‧曲面部

51‧‧‧外輪廓

511‧‧‧長邊

512‧‧‧短邊

52‧‧‧入光面

521‧‧‧凸面區

522‧‧‧凹面區

53‧‧‧出光面

6‧‧‧外周緣

7‧‧‧齒狀紋路部

71‧‧‧入光面

711‧‧‧凹凸紋路區

712‧‧‧凹凸紋路面

72‧‧‧出光面

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一立體圖，說明本發明薄型化鏡片的一第一實施例用於一可攜式電子裝置的一照明裝置，該照明裝置還包含二間隔設置於該薄型化鏡片一側的LED燈；圖2是一前視圖，說明該薄型化鏡片具有一曲面部、一外周緣及一凹凸紋路部；圖3是一由圖2中的直線Ⅲ-Ⅲ所取得的剖視圖；圖4是一由圖2中的直線Ⅳ-Ⅳ所取得的剖視圖； 圖5為一局部剖視圖，說明該曲面部的入光面具有一凸面區及一凹面區；圖6為一局部剖視圖，說明該曲面部的入光面具有二凹面區；圖7為一局部剖視圖，說明該曲面部的入光面具有一凸面區；圖8為一局部剖視圖，說明該曲面部的入光面具有一凹面區；圖9是一示意圖，說明本發明薄型化鏡片的一第二實施例；圖10是一由圖9中的直線X-X所取得的剖視圖；圖11是一由圖9中的直線XI-XI所取得的剖視圖；圖12是一示意圖，說明該第二實施例具有四個凹凸紋路區的狀態；圖13是一示意圖，說明本發明薄型化鏡片的一第三實施例；圖14是一由圖13中的直線XⅣ-XⅣ所取得的剖視圖；圖15是一由圖13中的直線XV-XV所取得的剖視圖；圖16~圖18是說明該第三實施例的一凹凸紋路面呈橢圓形的示意圖；圖19是說明該第三實施例的該凹凸紋路面呈矩形的示意圖；圖20則是說明該第三實施例的複數凸面區具有不同曲 率及大小範圍；圖21是一示意圖，說明本發明薄型化鏡片的一第四實施例；圖22是一由圖21中的直線XXⅡ-XXⅡ所取得的剖視圖；及圖23是一由圖21中的直線XXⅢ-XXⅢ所取得的剖視圖。

參閱圖1、圖2、圖3及圖4，本發明薄型化鏡片的一第一實施例，適用於一如行動電話或平板電腦等的可攜式電子裝置的照明裝置3，該照明裝置3具有多數LED燈31及該薄型化鏡片4，在本實施例中，該照明裝置3的LED燈31的數量為二且分別具有白色及黃色發光色溫，該等LED燈31相互搭配來達到多樣化的照明效果。該薄型化鏡片4設置於該等LED燈31前，且包含一包括一外輪廓51的曲面部5、一圍繞該曲面部5的外周緣6，及一位於該曲面部5及該外周緣6間的齒狀紋路部7。

該曲面部5位於該薄型化鏡片4的中央處，且該曲面部5的外輪廓51範圍涵蓋該等LED燈31。該曲面部5的外輪廓51為非圓形。在本實施例中，該曲面部5的外輪廓51具有二相對設置的長邊511，及二分別連接該等長邊511的兩相反端點且相對設置的短邊512，該等短邊512位於該外周緣6上。

該曲面部5包括一面向該等LED燈31的入光 面52，及一相反於該入光面52的出光面53。該曲面部5的入光面52為一曲面，且包括二分別對應該等LED燈31的凸面區521，而該曲面部5的出光面53為一平面。值得一提的是，該曲面部5的入光面52及出光面53的面型變化不以上述為限，該曲面部5的入光面52及出光面53也可分別為上述的平面及曲面，亦或是兩者皆為曲面。

該曲面部5透過該等凸面區521分別將該等LED燈31大部分所發出的光線全部偏折收束至需求的位置。在本實施例中，由於該等LED燈31不同發光色溫，即該等LED燈31分別發出不同波長的光線，或是該等LED燈31分別發出不同發光光型，使得該薄型化鏡片4對於該等LED燈31的發光光線分別具有不同的折射角度，因此將該等凸面區521的曲率變化設計不相同，從而達到近似的偏折收束效果。值得一提的是，該等凸面區521的曲率變化不以上述為限，也可依不同出光光型需求而予以調整變化。

更值得一提的是，該曲面部5的入光面52的凹凸變化不以上述為限，可依不同出光光型需求而予以調整變化，使得該曲面部5的入光面52具有分別對應該等LED燈31的一凸面區521及一凹面區522(如圖5所示)，或是具有兩個分別對應該等LED燈31的凹面區522(如圖6所示)，亦或是僅具有一範圍涵蓋該等LED燈31的凸面區521(如圖7所示)或凹面區522(如圖8所示)。

在本實施例中，該薄型化鏡片4的外周緣6的形狀為圓形，但不以此為限，該外周緣6的形狀可視該等LED燈31的出光光型或該照明裝置3於該可攜式電子裝置內的組裝型態，而有所變化，亦可為矩形。

參閱圖1、圖2、圖3及圖4，該齒狀紋路部7包括一面向該等LED燈31的入光面71，及一相反於該入光面71的出光面72。該齒狀紋路部7的入光面71具有二分別對應該等LED燈31的凹凸紋路區711，而該齒狀紋路部7的出光面72為一平面。各凹凸紋路區711具有一凹凸紋路面712。各凹凸紋路面712圍繞一對應各LED燈31的中心C且由該曲面部5的入光面52向外延伸至該外周緣6。

在本實施例中，各凹凸紋路面712為數個圓形圍繞各中心C的斜平面連接所構成，且對於各LED燈31其餘較大角度的出光光線，是以全反射方式偏折收束或偏折至想要的位置，從而有效將大角度的出光光線集中利用。值得一提的是，各凹凸紋路面712的結構不以上述為限，也可為多數圓形圍繞各中心C的斜平面及多數圓形圍繞各中心C且穿插該等斜平面間的曲面連接而成，且可以反射、全反射或折射方式對於各LED燈31的較大角度的出光光線偏折收束。然而各凹凸紋路面712不以上述的圓形環繞紋路結構為限，亦可依各LED燈31的出光光型設計而有所變化，例如橢圓形(如圖16~18所示)或矩形(如圖19所示)等環繞紋路結構，藉此能調整照射的光斑，進而適用於 不同類型之可攜式電子裝置。

在本實施例中，該曲面部5的凸面區521是凸出於該齒狀紋路部7的入光面71，且該曲面部5沿著該薄型化鏡片4的光軸I方向的投影面積為整個該薄型化鏡片4投影面積的44%，此一比例建議在20%-60%間較佳，如此可使得該等LED燈31的大部分出光光線能透過該曲面部5進行偏折，達到較佳的出光光型調控，同時透過該齒狀紋路部7達到一定的鏡片輕薄化效果，該比例介於25%~55%更佳。

經由上述說明可知，本發明輕薄化鏡片4的第一實施例透過該曲面部5將該等LED燈31的大部分出光光線，在不失光的狀態下偏折至想要的位置，從而達到較佳的出光光型調控，且透過該齒狀紋路部7達到鏡片輕薄化的功效，並將該等LED燈31其餘較大角度的出光光線有效集中利用。

參閱圖9、圖10及圖11，本發明薄型化鏡片的一第二實施例，大致上相似於該第一實施例，不同之處在於：該曲面部5的外輪廓51為矩形，且該等凹凸紋路面712是包圍該曲面部5的入光面52。藉此，該第二實施例也能達到與該第一實施例相同的功效。值得說明的是，該第二實施例亦能有不同數量之該等凹凸紋路區711的設置型態，參閱圖12，所揭露的該等凹凸紋路區711的數量為四，且分別鄰近對應該等LED燈31設置，且各個凹凸紋路面 712之斜平面亦圍繞各中心C而形成，藉此達到不同型態的混光效果，惟不以上述揭露的數量為限。

參閱圖13、圖14及圖15，本發明薄型化鏡片的一第三實施例，大致上相似於該第二實施例，不同之處在於：該曲面部5的外輪廓51具有二相對設置的直線長邊511，及二分別連接該等長邊511的兩相反端點的外凸弧形邊513，且該等凹凸紋路面712是包圍該曲面部5的入光面52。藉此，該第三實施例也能達到與該第二實施例相同的功效，該等外凸弧形邊513的設計能提供有較多凹凸紋路區收斂大角度的光，提升預定被照處之照度，且外觀較為美觀。此一實施例的該曲面部5沿著該薄型化鏡片4的光軸I方向的投影面積為整個該薄型化鏡片4投影面積的30%。

值得說明的是，圖16、圖17及圖18是揭露該等凹凸紋路面712呈橢圓形的狀態，圖19是揭露該等凹凸紋路面712呈矩形的狀態，其中，圖18及圖19所揭露的該等凹凸紋路區711的數量為三，且其中一凹凸紋路區711的中心位於中央處且實質上重疊該曲面部5的幾何對稱中心，並環繞設置於其中另二凹凸紋路區711的外側，藉此達到較佳的出光光型。圖20則是揭露該曲面部5的入光面52的該等凸面區521具有不同曲率及大小範圍，藉此達到優異的混光效果，或與該第二實施例不同的出光光型輪廓。

參閱圖21、圖22及圖23，本發明薄型化鏡片 的一第四實施例，大致上相似於該第二實施例，不同之處在於：該曲面部5的外輪廓51為四外凸弧形邊513所組成，且該等凹凸紋路面712是包圍該曲面部5的入光面52。藉此，該第四實施例也能達到與該第二實施例相同的功效，且能調整該等LED燈31的混光比例，並得到與該第二實施例不同的出光光型輪廓，進而使得該等LED燈31的混光效果更好。另外，該第二實施例至第四實施例曲面部5的入光面52也可如圖5至圖8所示，設計為具有一凸面區521及一凹面區522、兩個分別對應該等LED燈31的凹面區522，亦或是僅具有一範圍涵蓋該等LED燈31的凸面區521或凹面區522。

綜上所述，本發明薄型化鏡片4藉由該曲面部5，除了能達到均勻混光的效果之外，亦能收斂大角度的光，進而提升預定被照處之中心照度，故確實能達成本發明之目的。此外，該薄型化鏡片4中央處之曲面部5，可改善習知技術中，方向雜散之光線通過菲涅耳透鏡所導致之光線損失，從而提昇出光效率。

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專利說明書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。

C‧‧‧中心

3‧‧‧照明裝置

31‧‧‧LED燈

4‧‧‧薄型化鏡片

5‧‧‧曲面部

51‧‧‧外輪廓

511‧‧‧長邊

512‧‧‧短邊

53‧‧‧出光面

6‧‧‧外周緣

7‧‧‧齒狀紋路部

711‧‧‧凹凸紋路區

712‧‧‧凹凸紋路面

72‧‧‧出光面

Claims (13)

1. 一種薄型化鏡片，包含：一曲面部，位於中央處，且包括至少一曲面，該曲面部的外輪廓為非圓形；一外周緣，圍繞該曲面部；及一齒狀紋路部，位於該曲面部及該外周緣間，且包括至少二凹凸紋路區，各凹凸紋路區具有一圍繞一中心向外延伸的凹凸紋路面。
2. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部沿著一光軸方向的投影面積為整個該薄型化鏡片投影面積20%-60%。
3. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部的部分區域是凸出於該齒狀紋路部。
4. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部的外輪廓具有二相對設置的長邊及二分別連接該等長邊的兩相反端點且相對設置的短邊，該等短邊位於該外周緣上。
5. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該齒狀紋路部是圍繞於該曲面部的周圍。
6. 如請求項5所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部的外輪廓為矩形。
7. 如請求項5所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部的外輪廓具有二相對設置的直線長邊及二分別連接該等直線長邊的兩相反端點的外凸弧形邊。
8. 如請求項5所述之薄型化鏡片，其中，該曲面部的外輪廓為四外凸弧形邊所組成。
9. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面具有至少一凸面區。
10. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面具有一凸面區及一凹面區。
11. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面具有至少一凹面區。
12. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該齒狀紋路部的凹凸紋路區數量為四，該等凹凸紋路面的中心兩兩分別位於該曲面部的兩相反側。
13. 如請求項1所述之薄型化鏡片，其中，該曲面包括二凸面區。