TWI584039B - 產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組 - Google Patents

Description

產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組

本發明是有關於一種照明模組，且特別是關於一種產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組。

監視攝影機用途十分廣泛，舉凡在工廠廠房、宿舍、商店、大樓或社區住宅出入口、及通道等需監視的場合或人跡罕至之隱密處，均可藉由監視攝影機所發射之光源(包含可見光或不可見光)，來即時錄下當時狀況，以供日後追查、存證等用途，並藉此嚇阻不肖份子，使不肖份子不敢進行不法行為，進而避免危害治安的事情發生。

在夜間使用監視攝影機時，通常都會遭遇到光線不足的問題，而一般監視攝影機會內建有紅外線發光二極體或雷射光源以使攝影機擷取到影像，進而監視攝影機能夠在光源不充足的場合(室內、夜間場所)進行監控；一般來說，紅外線發光二極體所發出的光線波長介於約750nm~1000nm，雷射波長介於800nm~1000nm具有肉眼無法察覺，均可以在遠距離內提供足夠的 照明度。

然而，一般發光二極體或雷射光源所產生之光型為圓對稱光型，普遍在中央處的光強度遠大於邊緣處之光強度而造成攝影機無法清楚拍攝位在邊緣處之拍攝物體。

為了滿足攝影機取得特殊影像的比例(例如4：3或16：9的比例關係)，傳統的鏡頭機構通常具有一矩形開口，該矩形開口的寬高比例可以是4：3或16：9，被拍攝物體的攝取影像可通過該矩形開口而在該光電轉換單元上形成一橫向矩形影像電子訊號；再者，投射之光線的照射範圍、形狀和比例無法匹配於攝影機的成像設備拍攝4：3的標準寬高比或高畫質電視(HDTV)之16：9的寬高比，而會造成被拍攝物體的影像被該矩形開口裁剪，造成部分影像失真的問題。

另光源產生光型，被拍攝物體的影像透過影像伺服器採指定寬高比壓製每一圖框，壓縮之視訊圖框中可能無法擷取由有損壓縮引起之假影可能出現在圖框中之不同位置，此可導致在一監視器或電視上再現解壓縮之視訊影像是一視覺假影。

因此，迫切需要一種有效的技術，用以將可見光或不可見光光源所產生的圓對稱光型，轉換至寬高比約4：3或約16：9的非對稱光型。

本發明人從調整光源光型的角度去解決上述問題，本發明之主要目的在於提供一種產生特定橫向矩形照明視窗之照 明模組，其不但不會造成光損失，亦不會造成額外的體積增加，以達成事半功倍的效果。

為達上述目的，本發明採用以下技術方案：一種產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其包括一基板、至少一發光元件、及一光學透鏡。該基板具有一安裝面；至少一該發光元件固接於該基板之該安裝面上且具有一光軸；該光學透鏡固接於該基板之該安裝面上，並封裝至少一該發光元件，其中該光學透鏡包括一進光面及一相對於該進光面之出光面，定義該進光面之寬幅延伸方向為一X軸向，定義該進光面之窄幅延伸方向為一Y軸向，且該X軸向與Y軸向相互垂直，再定義一垂直於該進光面之方向為一Z軸向；其中，該出光面由該進光面朝該Z軸向凸出，該出光面由至少兩個不同曲率之曲面所形成且具有一光源中心點，該出光面用於導引由至少一該發光元件所發射的光束沿該光軸並通過該光源中心點向外射出，以形成一橫向矩形照明視窗；其中，該橫向矩形照明視窗為一寬高比值介於1.03與2.08之間。

進一步地，該發光元件用於產生白光色溫介於2700K至7000K之可見光。

進一步地，該發光元件為一發光二極體。

進一步地，該發光元件用於產生波長介於約750至1000奈米之紅外光。

進一步地，該發光元件為一紅外線發光二極體。

進一步地，該發光元件為一雷射器，且該雷射器用 於產生波長介於800至1000奈米之雷射光。

進一步地，該雷射器為一雷射二極體。

進一步地，至少一該發光元件的數量為一個，且至少一該發光元件的形狀為正方形。

進一步地，至少一該發光元件的數量為複數個且構成一發光陣列。

進一步地，該發光陣列的形狀為正方形，且發光陣列的該等發光元件之間彼此呈緊密排列之型態。

進一步地，該基板為一金屬基板、一陶瓷基板、或一玻纖基板。

進一步地，該金屬基板的材料選自銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂合金、鋁矽碳化物、或碳合材物。

進一步地，該陶瓷基板的材料選自氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化矽、六方氮化硼、或氟化鈣。

進一步地，該光學透鏡與對應的該基板及至少一該發光元件之間無空氣間隙。

進一步地，該光學透鏡為非對稱的。

進一步地，該光學透鏡之該出光面選自非球面、弧形面、拋物面、雙曲面或自由曲面。

進一步地，該光學透鏡的材料選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽樹脂或矽膠。

本發明的有益效果如下：本發明實施於監視攝影系 統，於照明目標區形成一橫向矩形照明視窗寬高比值介於1.03與1.63之間或寬高比值介於1.48與2.08之間，攝影機直接擷取矩形影像，清楚拍攝位在邊緣處之拍攝物體，且可簡化攝影機構件，並減少影像壓縮轉換的失真。

為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉以下所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明範圍，實施例配合圖式，詳細說明如下。

1a、1b‧‧‧產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組

10‧‧‧基板

11‧‧‧安裝面

20‧‧‧發光元件

20’‧‧‧發光陣列

30‧‧‧光學透鏡

31‧‧‧進光面

32‧‧‧出光面

33‧‧‧曲面

34‧‧‧光軸

35‧‧‧光源中心點

40‧‧‧照明目標區

41‧‧‧橫向矩形照明視窗

圖1為本發明較佳第一實施例之產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組之透視圖。

圖2為本發明較佳第二實施例之產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組之透視圖。

為能進一步瞭解本發明之特徵、技術手段以及所達成之具體功能、目的，茲列舉較具體之實施例，繼以圖式圖號詳細說明如後。

〔第一實施例〕

請參考圖1，為本發明較佳第一實施例產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組之透視圖，如圖1所示，本實施例產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組1a包括一基板10、一發光元件20、及一光學透 鏡30。

具體而言，基板10具有一安裝面11，且安裝面11可供發光元件20配置於其上。在本實施例中，基板10可為金屬基板、陶瓷基板、或玻纖基板(如FR-4、FR-5、G-10、G-11等)，但本發明並不局限於此，其中金屬基板的材料可選自銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂合金、鋁矽碳化物、及碳合成物的其中之一，陶瓷基板的材質可選自氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化矽、六方氮化硼、及氟化鈣的其中之一。較佳地，可於基板10上相對於安裝面11之另一面貼附鰭片(圖未示)，以對發光元件20進行散熱，其中鰭片可藉由壓鑄、鋁擠或沖壓方式形成。

發光元件20固接於基板10上，發光元件20的形狀為正方形，且具有一光軸34。在本實施例中，發光元件20的數量為一個，可用於產生白光色溫介於2700K至7000K之可見光、波長介於約750至1000奈米之紅外光、或波長介於800至1000奈米之雷射光；換言之，所述發光元件20的具體例包括可見光發光二極體、不可見光發光二極體(如紅外線二極體、雷射二極體等)、及雷射器(如液態雷射器、氣體雷射器、固體雷射器等)，其中所述固體雷射器可為雷射二極體。

光學透鏡30可為具備抗水氣特性之固化型封膠，光學透鏡30固接於基板10之安裝面11上用以封裝發光元件20；為降低光束的折射及光損耗，本發明之照明模組1a採一次光學設計，亦即利用模塑(overmolded)的方式將光學透鏡30固接於基板10之 安裝面11上，並與發光元件20緊密貼合，其中光學透鏡30與對應的基板10及發光元件20之間無空氣間隙。在本實施例中，所述固化型封膠的材料可選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽樹脂或矽膠等透明材料，但本發明並不局限於此。

再者，光學透鏡30包括一進光面31及一相對於進光面31之出光面32，若將進光面31之寬幅延伸方向定義為一X軸向，並將進光面31之窄幅延伸方向定義為一Y軸向，且所述X軸向及所述Y軸向相互垂直，再將一垂直於進光面31之方向定義為一Z軸向，則出光面32由進光面31朝Z軸向凸出。

更進一步來說，出光面32可由至少兩個不同曲率之曲面33所形成，且具有一光源中心點35；藉此，光學透鏡30之出光面32能夠導引發光元件20所發射的光束，使其沿光軸34的方向行進並通過光源中心點35而向外射出至一照明目標區40，同時形成一橫向矩形照明視窗41。值得注意的是，所述橫向矩形照明視窗41的寬高比值可介於1.03與1.63之間(較佳為1.33，相當於4：3)，亦可介於1.48與2.08(較佳為1.78，相當於16：9)之間。在此，術語“寬高比值”是指照明目標區的最大橫斷面尺寸與該最大橫斷面尺寸正交的最大橫斷面尺寸比值。

光學透鏡30可為非對稱的，光學透鏡30之出光面32可選自非球面(Aspheric Surface)、弧形面(Cambered Surface)、拋物面(Parabolic Surface)、雙曲面(Hyperbolic Surface)或自由曲面(Free-Form Surface)。

〔第二實施例〕

請參考圖2，為本發明之較佳第二實施例產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組之透視圖。如圖2所示，本實施例之產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組1b包括一基板10、至少一發光元件20、及一光學透鏡30。本實施例與前一實施例的不同之處在於，發光元件20的數量為複數個，且該些發光元件20可構成一正方形的發光陣列20’，且該等發光元件彼此之間呈緊密排列之型態，如圖2所示，照明模組1b包括四個發光元件20，其以兩兩並列的方式排列成一個正方形的發光陣列20’。

雖然在圖2所示的照明模組1b中，正方形的發光陣列20’為四個發光元件20所構成，但是對於本實施例之其他實施態樣，正方形的發光陣列20’亦可為九個發光元件20，並以三個一列的方式排列而成，且依此類推；所以說，圖2所示發光元件20的數量僅供參考，並非係用來限定本發明。

具體而言，基板10具有一安裝面11，且安裝面11可供發光元件20配置於其上。在本實施例中，基板10可為金屬基板、陶瓷基板、或玻纖基板(如FR-4、FR-5、G-10、G-11等)，但本發明並不局限於此，其中金屬基板的材料可選自銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂合金、鋁矽碳化物、及碳合成物的其中之一，陶瓷基板的材質可選自氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化矽、六方氮化硼、及氟化鈣的其中之一。較佳地，可於基板10上相對於安裝面11之另一面貼附鰭片(圖未示)，以對發光元件20進行散熱，其中鰭片可 藉由壓鑄、鋁擠或沖壓方式形成。

發光陣列20’固接於基板10上，且具有一光軸34，其中每一個發光元件20的形狀皆為正方形。在本實施例中，發光陣列20’中之發光元件20各可用於產生白光色溫介於2700K至7000K之可見光、波長介於約750至1000奈米之紅外光、或波長介於800至1000奈米之雷射光；換言之，所述發光元件20的具體例包括可見光發光二極體、不可見光發光二極體(如紅外線二極體、雷射二極體等)、及雷射器(如液態雷射器、氣體雷射器、固體雷射器)，其中所述固體雷射器可為雷射二極體。

光學透鏡30可為具備抗水氣特性之固化型封膠，光學透鏡30固接於基板10之安裝面11上用以封裝該些發光元件20，而光學透鏡30與對應的基板10及該些發光元件20之間同樣採取無空氣間隙之封裝方式。在本實施例中，所述固化型封膠的材料可選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽樹脂或矽膠等透明材料，但本發明並不局限於此。

再者，光學透鏡30包括一進光面31及一相對於進光面31之出光面32，若將進光面31之寬幅延伸方向定義為一X軸向，並將進光面31之窄幅延伸方向定義為一Y軸向，且所述X軸向及所述Y軸向相互垂直，再將一垂直於進光面31之方向定義為一Z軸向，則出光面32由進光面31朝Z軸向凸出。

更進一步來說，出光面32可由至少兩個不同曲率之曲面33所形成，且具有一光源中心點35；藉此，光學透鏡30之出 光面32能夠導引發光元件20所發射的光束，使其沿光軸34的方向行進並通過光源中心點35而向外射出至一照明目標區40，同時形成一橫向矩形照明視窗41。值得注意的是，所述橫向矩形照明視窗41的寬高比值可介於1.03與1.63之間(較佳為1.33，相當於4：3)，亦可介於1.48與2.08(較佳為1.78，相當於16：9)之間。在此，術語“寬高比值”是指照明目標區的最大橫斷面尺寸與該最大橫斷面尺寸正交的最大橫斷面尺寸比值。

光學透鏡30可為非對稱的，光學透鏡30之出光面32可選自非球面(Aspheric Surface)、弧形面(Cambered Surface)、拋物面(Parabolic Surface)、雙曲面(Hyperbolic Surface)或自由曲面(Free-Form Surface)。

綜上所述，本發明實施於監視攝影系統，於照明目標區形成一橫向矩形照明視窗寬高比值介於1.03與1.63之間或寬高比值介於1.48與2.08之間，攝影機直接擷取矩形影像，清楚拍攝位在邊緣處之拍攝物體，且可簡化攝影機構件，並減少影像壓縮轉換的失真。

雖然本發明是以實施例作說明，但精於此技藝者可以在不離本發明精神與範疇下製作各種不同形式的改變，以上所舉實施例僅用以說明本發明，並非用來限制本發明範圍，本發明不限於上述各實施形態者，可在申請專利範圍所示之範圍內進行各種變更，且在不同實施形態中分別揭示之適當組合技術手段而得之實施形態，亦包含在本發明之技術範圍內，即凡依本發明申 請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內，本發明實已符合創作專利之要件，依法提出申請。

1a‧‧‧產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組

10‧‧‧基板

11‧‧‧安裝面

20‧‧‧發光元件

30‧‧‧光學透鏡

31‧‧‧進光面

32‧‧‧出光面

33‧‧‧曲面

34‧‧‧光軸

35‧‧‧光源中心點

40‧‧‧照明目標區

41‧‧‧橫向矩形照明視窗

Claims (23)

1. 一種產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，包括：一基板，具有一安裝面；一發光元件，其形狀為正方形，該發光元件固接於該基板之該安裝面上且具有一光軸；以及一非對稱的光學透鏡，以模塑方式固接於該基板之該安裝面上，並封裝該發光元件，且與該發光元件緊密貼合，該光學透鏡與對應的該基板及該發光元件之間無空氣間隙，其中該光學透鏡包括一進光面及一相對於該進光面之出光面，定義該進光面之寬幅延伸方向為一X軸向，定義該進光面之窄幅延伸方向為一Y軸向，且該X軸向與Y軸向相互垂直，再定義一垂直於該進光面之方向為一Z軸向；其中，該出光面由該進光面朝該Z軸向凸出，該出光面由至少兩個不同曲率之曲面所形成且具有一光源中心點，該出光面用於導引由至少一該發光元件所發射的光束沿該光軸的方向行進，並通過該光源中心點向外射出，以形成一橫向矩形照明視窗；其中，該橫向矩形照明視窗為一寬高比值介於1.03與2.08之間。
2. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該寬高比值不包括1.33及1.78。
3. 如請求項2所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該寬高比值介於1.03與1.63之間或介於1.48與2.08之間。
4. 如請求項3所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該寬高比值大於1.03且小於1.33。
5. 如請求項3所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該寬高比值大於1.48且小於1.78。
6. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該寬高比值為1.03、1.48、1.63或2.08。
7. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中當數個該發光元件構成一nxn的正方形發光陣列，且該n為一大於等於2的正整數時，該等發光元件彼此之間呈緊密排列。
8. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中，相對於該安裝面之另一面貼附一鰭片，且該鰭片由壓鑄、鋁擠或沖壓方式形成。
9. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該基板為一玻纖基板，且該玻纖基板的材料選自FR-4、FR-5、G-10、或G-11。
10. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該發光元件用於產生白光色溫介於2700K至7000K之可見光。
11. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該發光元件用於產生波長介於750至1000奈米之紅外光。
12. 如請求項10或11所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該發光元件為一發光二極體。
13. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該發光元件為一雷射器，且該雷射器用於產生波長介於800至1000奈米之雷射光。
14. 如請求項13所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該雷射器為一雷射二極體。
15. 如請求項1所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該基板為一金屬基板或一陶瓷基板。
16. 如請求項15所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該金屬基板的材料選自銅、銅合金、鋁、鋁合金、鎂合金、鋁矽碳化物、或碳合材物。
17. 如請求項15所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該陶瓷基板的材料選自氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化矽、六方氮化硼、或氟化鈣。
18. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡之該出光面為非球面。
19. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡之該出光面為弧形面。
20. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡之該出光面為拋物面。
21. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡之該出光面為雙曲面。
22. 如請求項1或7所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡之該出光面為自由曲面。
23. 如請求項18至22任一項所述的產生特定橫向矩形照明視窗之照明模組，其中該光學透鏡的材料選自環氧樹脂、壓克力樹脂、矽樹脂或矽膠。