TWI635313B - 微投影鏡頭 - Google Patents

Abstract

一種微投影鏡頭，包括一殼體及由後向前依序設於該殼體之中的一第一透鏡、一第二透鏡、一圖像光柵、一第三透鏡，該殼體可供設置於一LED光源的前方，該第一透鏡可供有效接收該LED光源投射出之大角度的光線，該第二透鏡為非球面透鏡可使該第一透镜投射出光線經其折射後呈水平方向，該圖像光柵包含有一投影片，該投影片上設有可供光線通過之一可透光圖案，使該第二透鏡投射的光線僅能由該可透光圖案穿過，而形成與該可透光圖案相匹配的燈光影像投射向前，該第三透鏡為非球面透鏡可使燈光影像經其折射後向前投射出投影圖案；藉由上述結構係具有可使體積大幅縮減、提昇投射亮度、使投影放大倍率增加、使影射圖案像更銳利及減少畸變產生之功效。

Description

微投影鏡頭

本發明係一種關於應用於汽車迎賓燈之投影鏡頭結構方面的技術領域，尤指一種具有可使體積大幅縮減、提昇投射亮度、使投影放大倍率增加、使投影圖案更銳利及減少畸變產生等功效之微投影鏡頭者。

一般市面上用於汽車迎賓燈之習知投影鏡頭，其皆是以4~5片球面透鏡作為基本投影架構，而為容納如此多片的透鏡，該投影鏡頭便需具備有相當長度，尤其是球面透鏡的焦距係較長，因此為了配置該些透鏡則便會使整體的長度進一步增長，相對的便會使整體的體積因此較大而較佔用空間，而且亦會使影像的放大倍率較小。再者，光線每穿透一面透鏡就會造成光能量的衰減(一片透鏡的一個面約損失4%的光量，一片透鏡有兩面便會損失8%光量)，因此穿過的透鏡越多則光能量的衰減便會越多，所以光線經過該習知投影鏡頭之4~5片球面透鏡後則其投射亮度便會因此而大幅減弱。另外，球面之透鏡對於投射影像的品質來說較易造成不清晰及畸變等之情形，所以全部以球面透鏡所架構成之習知投影鏡頭所投射出之投射圖案係會具有不清晰及畸變的問題。

一般習知的投影鏡頭係存在著體積大、投射亮度弱、投影放 大倍率低及投射圖案不清晰與易產生畸變等諸多問題。

本創作所述之微投影鏡頭，係包括一殼體、一第一透鏡、一第二透鏡、一圖像光柵及一第三透鏡。其中，該殼體可供設置於一LED光源的前方，且於其中具有貫通到前後端面之一貫穿孔。該第一透鏡係設於該貫穿孔中靠近後端開口處，可供有效接收該LED光源投射出之大角度(如120°發散角)的光線，然後將其向內聚集後投射向前方。該第二透鏡係為非球面透鏡且設於該貫穿孔中並位於該第一透鏡的前方，可使該第一透镜投射出光線經其折射後呈水平方向投射向前方。該圖像光柵係設於該殼體的貫穿孔中且位於該第二透鏡的前方，該圖像光柵包含有一投影片，該投影片上設有可供光線通過之一可透光圖案，使該第二透鏡水平投射的光線僅只能由該可透光圖案穿過，而形成與該可透光圖案相匹配的燈光影像投射向前。該第三透鏡係為非球面透鏡且設於該貫穿孔中靠近前端開口處並位於該圖像光柵的前方，使穿過該投影片的燈光影像經其折射後，可向前投射出至適當處而形成亮度高、放大倍率高、影像銳利且畸變量小之投影圖案，使其具有屈光度之透鏡僅三片。

本創作係提供一種微投影鏡頭，可藉由該第二透鏡及該三透鏡之非球面透鏡具有能夠得到較短的焦距之特性，而使得整體僅需再配合該第一透鏡便能有效達到投影圖案之目的，其中該第一透鏡與該第二透係用於收縮大角度光源之能量，該第三透鏡係用於影像成像。因此整體僅需使用到三片透鏡，所以其不但可有效減少光能量的衰減，而大幅提昇投射亮度，而且更是可因透鏡數量的減少而使整體的長度大幅縮減，相對的便可使總體積減小，以減少空間的佔用。尤其是，該第二透鏡及該三透鏡之 焦距的縮短，更是可進一步縮短整體的長度以及使影像倍率放大。特別是，非球面鏡不但能夠修正影像邊緣變形之問題，而且亦具修正像差的功能，所以本創作利用非球面透鏡之該第二透鏡及該三透鏡的結構設計，亦可使其具有使投影圖案更為銳利及減少畸變產生之功效。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧第一半殼

12‧‧‧第二半殼

13‧‧‧第一半圓槽

130‧‧‧第一後鏡槽

131‧‧‧第一中鏡槽

132‧‧‧第一光柵槽

133‧‧‧第一前鏡槽

134‧‧‧第一定位槽

14‧‧‧嵌柱

15‧‧‧第二半圓槽

150‧‧‧第二後鏡槽

151‧‧‧第二中鏡槽

152‧‧‧第二光柵槽

153‧‧‧第二前鏡槽

154‧‧‧第二定位槽

16‧‧‧嵌槽

20‧‧‧第一透鏡

30‧‧‧第二透鏡

40‧‧‧圖像光柵

41‧‧‧前環框

410‧‧‧容槽

411‧‧‧卡槽

412‧‧‧前定位塊

42‧‧‧後環框

420‧‧‧卡柱

421‧‧‧後定位塊

43‧‧‧投影片

430‧‧‧可透光圖案

50‧‧‧第三透鏡

60‧‧‧LED光源

第1圖係本創作之前側立體分解示意圖。

第2圖係本創作之後側立體分解示意圖。

第3圖係本創作之立體組合示意圖。

第4圖係本創作之組合剖面放大示意圖。

第5圖係本創作之光線投射動作示意圖。

請參閱第1~5圖所示，係顯示本創作所述之微投影鏡頭包括一殼體10、一第一透鏡20、一第二透鏡30、一圖像光柵40及一第三透鏡50，其中：該殼體10，係可供設置於一LED光源60前方，該殼體10包含有相對稱且可相對結合之一第一半殼11及一第二半殼12。該第一半殼11面向該第二半殼12的一側面上具有貫通前後端之一第一半圓槽13及凸設有複數嵌柱14，於該第一半圓槽13的槽壁面上係由後向前依序設有半環溝狀之一第一後鏡槽130、一第一中鏡槽131、一第一光柵槽132及一第一前鏡槽133，該第一光柵槽132另具有較深之複數第一定位槽134。該第二半殼12面向該第一半殼11的一側面上具有貫通前後端之一第二半圓槽15及凹設有複 數嵌槽16，該第二半圓槽15可向該第一半圓槽13對合形成圓形且貫通該殼體10前後端面之貫穿孔，該複數嵌槽16係可供該複數嵌柱14嵌設。該第二半圓槽15的槽壁面上係由後向前依序設有半環溝狀之一第二後鏡槽150、一第二中鏡槽151、一第二光柵槽152及一第二前鏡槽153，該第二光柵槽152另具有較深之複數第二定位槽154。

該第一透鏡20，係為單凸面之球面透鏡，且兩側邊分別嵌設於該第一後鏡槽130與該第二後鏡槽150之中，以使該LED光源60位於其之焦距處。該第一透鏡20係可有效接收該LED光源60投射出之大角度(如120°發散角)的光線，然後將其向內聚集後投射向前方。

該第二透鏡30，係為雙凸面之四階非球面透鏡，且兩側邊分別嵌設於該第一中鏡槽131與該第二中鏡槽151之中。該第二透鏡30係可使該第一透镜20投射出光線經其折射後呈水平方向投射向前方。

該圖像光柵40，係包含一前環框41、一後環框42及一投影片43。該前環框41係呈環狀，且後側面具有矩形之一容槽410及複數卡槽411，於該前環框41的周面係凸設有複數前定位塊412。該後環框42係呈環狀，且疊設於該前環框41的後側面，該後環框42的前側面具有複數卡柱420可供分別嵌設於該複數卡槽411之中，於該後環框42的周面凸設有複數後定位塊421。該前、後環框41、42疊設後兩側邊係分別嵌設於該第一光柵槽132與該第二光柵槽152之中，且該複數前、後定位塊412、421係分別嵌設於該複數第一定位槽134與該第二定位槽154之中，以防止該前、後環框41、42任意轉動。該投影片43係呈矩形，且嵌設於該容槽410之中而被夾設固定在該前、後環框41、42之間，於該投影片43上係設有可供光線通過之一可透光 圖案430，使該第二透鏡30水平投射的光線僅只能由該可透光圖案430穿過，而形成與該可透光圖案430相匹配的燈光影像投射向前。

該第三透鏡50，係為雙凸面之四階非球面透鏡，且兩側邊分別嵌設於該第一前鏡槽133與該第二前鏡槽153之中。該第三透鏡50係可使穿過該投影片43的燈光影像經其折射後，向前投射至適當處(約60cm)而形成亮度高、放大倍率高、影像銳利且畸變量小之投影圖案。

本創作所述之微投影鏡頭係可搭配高亮度LED光源60裝設於汽車車門上，以作為為汽車的照地燈，而且可將該投影片43上之可透光圖案430設計為各車商之LOGO進行投影，以提高辨識度及增加特色性，尤其是於夜間開啟車門，更是可藉由該投影圖案的燈光提醒後方來車注意前方車輛車門開啟，以減少事故的發生。

本創作所提供之微投影鏡頭，係可藉由該第二透鏡30及該三透鏡50係為非球面透鏡而能夠得到較短的焦距之特性，而使得整體僅需再配合該第一透鏡20便能有效達到投影圖案之目的，其中該第一透鏡20與該第二透30係用於收縮大角度光源之能量，該第三透鏡50係用於影像成像。因此整體僅需使用到三片透鏡，所以相較於習知需使用4~5片透鏡之結構，其不但可有效減少光能量的衰減，而大幅提昇投射亮度，而且更是可因透鏡數量的減少而使整體的長度大幅縮減，相對的便可使總體積減小，以減少空間的佔用。尤其是，該第二透鏡30及該三透鏡50之焦距的縮短，更是可進一步縮短整體的長度以及使影像倍率放大，而使得本創作之微投影鏡頭相較於習知投影鏡頭長度約可縮減20%，使本創作之投影放大倍率約習知的2倍。特別是，非球面鏡不但能夠修正影像邊緣變形之問題，而且亦具修 正像差的功能，所以本創作利用非球面透鏡之該第二透鏡30及該三透鏡50的結構設計，係可使其具有使投影圖案更為銳利及減少畸變產生之功效。

Claims (9)

1. 一種微投影鏡頭，包括：一殼體，係可供設置於一LED光源的前方，該殼體中具有貫通前後端面之一貫穿孔；一第一透鏡，係設於該殼體的貫穿孔中靠近後端開口處，可供有效接收該LED光源投射出之大角度的光線，然後將其向內聚集後投射向前方；一第二透鏡，係為非球面透鏡，且設於該殼體的貫穿孔中並位於該第一透鏡的前方，可使該第一透镜投射出光線經其折射後呈水平方向投射向前方；一圖像光柵，係設於該殼體的貫穿孔中且位於該第二透鏡的前方，該圖像光柵包含有一投影片，該投影片上設有可供光線通過之一可透光圖案，使該第二透鏡水平投射的光線僅只能由該可透光圖案穿過，而形成與該可透光圖案相匹配的燈光影像投射向前；以及一第三透鏡，係為非球面透鏡，且設於該殼體的貫穿孔中靠近前端開口處並位於該圖像光柵的前方，使穿過該投影片的燈光影像經其折射後，可向前投射出至適當處而形成亮度高、放大倍率高、影像銳利且畸變量小之投影圖案，使其具有屈光度之透鏡僅三片。
2. 如請求項1所述之微投影鏡頭，其中：該殼體，包含有相對稱且可相對結合之一第一半殼及一第二半殼，該第一半殼面向該第二半殼的一側面上具有貫通前後端之一第一半圓槽，於該第一半圓槽的槽壁面上係由後 向前依序設有半環溝狀之一第一後鏡槽、一第一中鏡槽、一第一光柵槽及一第一前鏡槽，該第二半殼面向該第一半殼的一側面上具有貫通前後端之一第二半圓槽，該第二半圓槽可與該第一半圓槽對合形成圓形之該貫穿孔，該第二半圓槽的槽壁面上係由後向前依序設有半環溝狀之一第二後鏡槽、一第二中鏡槽、一第二光柵槽及一第二前鏡槽；該第一透鏡，係兩側邊分別嵌設於該第一後鏡槽與該第二後鏡槽之中；該第二透鏡，係兩側邊分別嵌設於該第一中鏡槽與該第二中鏡槽之中；該圖像光柵，係包含有可將該投影片夾設於其中且呈環狀之一前環框及一後環框，該前環框與該後環框的兩側邊分別嵌設於該第一光柵槽與該第二光柵槽之中；該第三透鏡，係兩側邊分別嵌設於該第一前鏡槽與該第二前鏡槽之中。
3. 如請求項2所述之微投影鏡頭，其中該第一半殼面向該第二半殼的一側面上凸設有複數嵌柱，該第二半殼面向該第一半殼的一側面上凹設有複數嵌槽，該複數嵌柱與該複數嵌槽係可相對嵌合。
4. 如請求項2所述之微投影鏡頭，其中該第一光柵槽上設有較深之複數第一定位槽，該第二光柵槽上設有較深之複數第二定位槽，該前環框的周面凸設有複數前定位塊，該後環框的周面凸設有複數後定位塊，該複數前定位塊與該複數後定位塊係可供分別嵌設於該複數第一定位槽與該第二定位槽之中， 以防止該前環框與該後環框任意轉動。
5. 如請求項4所述之微投影鏡頭，其中該前環框面向該後環框之一側面具有複數卡槽，該後環框面向該前環框的一側面具有複數卡柱，該複數卡柱與該複數卡槽係可相對嵌合。
6. 如請求項4所述之微投影鏡頭，其中該前環框朝向該後環框的一側面係具有一容槽可供容納該投影片。
7. 如請求項6所述之微投影鏡頭，其中該容槽與該投影片皆呈矩形。
8. 如請求項1所述之微投影鏡頭，其中該第一透鏡為單凸面之球面透鏡。
9. 如請求項1所述之微投影鏡頭，其中該第二透鏡及該第三透鏡係為雙凸面之四階非球面透鏡。