TWI775528B

TWI775528B - 照明模組及電子裝置

Info

Publication number: TWI775528B
Application number: TW110125569A
Authority: TW
Inventors: 邱奕榮; 溫峻宏
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2022-08-21
Also published as: TW202303251A

Abstract

一種照明模組，包括一發光元件、一準直器、一透光前蓋、一透鏡陣列及一遮光層。發光元件用以發出發散的一照明光，準直器配置於照明光的傳遞路徑上，且用以將照明光準直化。透光前蓋覆蓋發光元件及準直器，且具有朝向準直器的一第一表面及背對準直器的一第二表面。透鏡陣列配置於來自準直器的照明光的傳遞路徑上，且配置於第一表面。遮光層配置於第二表面，且具有對應於透鏡陣列的多個開口，其中透鏡陣列將來自準直器的照明光會聚於這些開口，並使照明光從這些開口往外發散。一種電子裝置亦被提出。

Description

照明模組及電子裝置

本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種照明模組及電子裝置。

現今的筆記型電腦在進行視訊通訊時，前鏡頭通常都沒有任何的補光設備。因此，當進行視訊通訊的一方是處於光線不充足的環境時，進行視訊通訊的另一方將無法看清楚對方的臉、表情甚至是背景。

如果在筆記型電腦的前鏡頭旁加裝補光燈時，雖然可以解決在光線不充足的環境進行視訊通訊的問題，但卻會破壞筆記型電腦原有的工業設計。

筆記型電腦的機殼皆有工業設計，不可隨意更改顏色或外型。因此，如何保有原本的工業設計，卻可以解決在光線不充足的環境進行視訊通訊的問題，是值得研發的方向。

本發明提供一種照明系統，其在不開啟時，外觀不易被使用者察覺。

本發明提供一種電子裝置，其可在保有原本工業設計的情形下達到補光的效果。

本發明的一實施例提出一種照明模組，包括一發光元件、一準直器、一透光前蓋、一透鏡陣列及一遮光層。發光元件用以發出發散的一照明光，準直器配置於照明光的傳遞路徑上，且用以將照明光準直化。透光前蓋覆蓋發光元件及準直器，且具有朝向準直器的一第一表面及背對準直器的一第二表面。透鏡陣列配置於來自準直器的照明光的傳遞路徑上，且配置於第一表面。遮光層配置於第二表面，且具有對應於透鏡陣列的多個開口，其中透鏡陣列將來自準直器的照明光會聚於這些開口，並使照明光從這些開口往外發散。

本發明的一實施例提出一種電子裝置，包括上述照明模組及一相機模組。相機模組用以拍攝被從這些開口往外發散的照明光所照亮的一物體。

在本發明的實施例的照明模組與電子裝置中，由於利用透鏡陣列來將照明光會聚於遮光層的多個開口，並使照明光從這些開口往外發散，因此當發光元件不發光時，使用者是看到遮光層，而不會感覺到照明模組的存在。所以，本發明的實施例的電子裝置可在保有原本工業設計的情形下達到補光的效果。

圖1為本發明的一實施例的電子裝置的立體視意圖，圖2A為圖1的電子裝置的區域A的內部構造的示意圖，圖2B為圖2A的透鏡陣列中的一個透鏡與遮光層的局部放大剖面示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例的電子裝置100包括一照明模組200及一相機模組110。在本實施例中，電子裝置100例如為筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機、個人數位助理（personal digital assistant）或其他適當的電子裝置。照明模組200包括至少一發光元件210（圖2A是以多個發光元件210為例）、至少一準直器220（圖2A是以多個準直器220為例）、一透光前蓋120、一透鏡陣列230（圖2A是以多個透鏡陣列230為例）及一遮光層240。發光元件210用以發出發散的一照明光212。在本實施例中，發光元件210例如是發光二極體或其他適當的發光元件。準直器220配置於照明光212的傳遞路徑上，且用以將照明光212準直化。在本實施例中，準直器220例如為一凸透鏡。

透光前蓋120覆蓋發光元件210及準直器220，且具有朝向準直器220的一第一表面122及背對準直器220的一第二表面124。透鏡陣列230配置於來自準直器220的照明光212的傳遞路徑上，且配置於第一表面122。遮光層240配置於第二表面124，且具有對應於透鏡陣列230的多個開口242。透鏡陣列230將來自準直器220的照明光212會聚於這些開口242，並使照明光212從這些開口242往外發散。相機模組110用以拍攝被從這些開口242往外發散的照明光212所照亮的物體。在本實施例中，透光前蓋120亦覆蓋相機模組110，而相機模組110透過透光前蓋120拍設外界物體。在另一實施例中，相機模組110亦可以有部分穿過透光前蓋120或嵌入至透光前蓋120中，例如其鏡頭穿過透光前蓋120或嵌入至透光前蓋120中，以使相機模組110能夠直接拍攝外界物體。

在本實施例中，透鏡陣列230包括多個呈陣列排列的凸透鏡232，例如是多個呈二維陣列排列的凸透鏡232，如圖3A與圖3B所繪示，這些開口242為呈陣列排列的多個孔洞，且這些孔洞分別對準這些凸透鏡232的光軸S。在本實施例中，每一開口242的寬度W1小於透鏡陣列230中的一對應凸透鏡232的曲率半徑的0.2倍，其中，透鏡232的曲率半徑即為凸透鏡232的曲面的曲率半徑。此外，在圖3A與圖3B中，凸透鏡232相對於透光前蓋120的第一表面122在凸透鏡232分布範圍內的填充率大於80%，在圖3B的最密堆積排列方式中填充率更可高達90.7%。越高的填充率可以達到越高的光效率。

在本實施例的照明模組200與電子裝置100中，由於利用透鏡陣列230來將照明光212會聚於遮光層240的多個開口242，並使照明光212從這些開口242往外發散，因此當發光元件210不發光時，使用者是看到遮光層240，而不會感覺到照明模組200的存在。所以，本實施例的電子裝置100可在保有原本工業設計的情形下達到補光的效果。

在另一實施例中，如圖4所繪示，透鏡陣列230a包括多個平行排列的柱狀透鏡232a，這些開口242（剖面圖如圖2B所繪示）為呈平行排列的多個狹縫，且這些狹縫分別對準這些柱狀透鏡的中心線C1。這些狹縫的延伸方向平行於中心線C1，以圖2B來看，狹縫（即開口242）則是往進入圖面的方向延伸。此方式的透鏡陣列230a，柱狀透鏡232a相對於透光前蓋120的第一表面122在柱狀透鏡232a分布𫂙圍內的填充率可高達100%。

圖5A與圖5B為本發明的另兩實施例的照明模組的局部剖面示意圖。請參照圖5A與圖5B，圖2A中的準直器220可以用圖5A中的準直器220b或圖5B中的準直器220c來取代，準直器220b與準直器220c皆為菲涅耳透鏡，其中準直器220b具有單面的菲涅耳透鏡結構222b，而準直器220c具有雙面的菲涅耳透鏡結構222b及222c。採用菲涅耳透鏡可使發光元件210所發出的照明光212的光圈值更小，進而使系統更為薄化。

圖6為本發明的又一實施例的照明模組的局部剖面示意圖。請參照圖6，圖2A中的準直器220可以用圖6中的準直器220d來取代。準直器220d包括一中央部P1及一環繞中央部的周邊部P2，其中中央部P1為一菲涅耳透鏡，且周邊部P2包括多個全反射稜鏡224。在本實施例中，這些全反射稜鏡224呈環狀排列。舉例而言，每一全反射稜鏡224呈環狀，而這些全反射稜鏡224以同心圓的方式排列。全反射稜鏡224可配置於準直器220d朝向發光元件210的一側。受限於司乃耳定徑的角度限制，發光元件210所發出的照明光210中角度過大過於傾斜的部分會無法被中央部P1的菲涅耳透鏡所折射，但卻可被全反射稜鏡224的傾斜表面225所全反射，而準直地朝向透鏡陣列230傳遞。當照明光212入射傾斜表面225時，入射角會大於臨界角，而有光的全反小效應發生。採用全反射稜鏡224可更進一步縮小從發光元件210發出的照明光212的光圈值，因而可更進一步使系統的厚度薄化。

此外，在本實施例中，中央部P1的菲涅耳透鏡結構222c的傾斜面223相對於準直器220d的基板221的夾角α小於75度，這是因為夾角α若超過75度時，準直器220d在製作過程中將難以順利脫模。受限於夾角α，若照明光束212中藉由傾斜面223無法良好折射的部分，就藉由全反射稜鏡224的傾斜表面225來全反射。

圖7A至圖7D為繪示本發明的一實施例的遮光層的製作方法的流程的示意圖。請參照圖2B與圖7A至圖7D，在製作遮光層240時，首先，可如圖7A，先提供一透光前蓋120及形成於透光前蓋的第一表面122上的透鏡陣列230，而圖7A至圖7D以繪示透鏡陣列230的一個凸透鏡232為例。接著，可如圖7B，在透光前蓋120的第二表面124塗布一黑色光阻材料240’。然後，可如圖7C，利用一平行光50從第一表面122往第二表面124的方向照射透鏡陣列230，此時，凸透鏡232會將平行光50會聚於黑色光阻材料240’上的一點Q，讓黑色光阻材料240’在這一點Q附近的位置曝光。最後，利用顯影製程洗去黑色光阻材料240’被曝光的部分（即圖7C中點Q附近的部分），以在此處形成開口242，黑色光阻材料240’的其餘部分即形成遮光層240。以如此方法製作的遮光層240，開口242能夠自我對準凸透鏡232的光軸S，開口242除了能確保照明光212通過之外，還能盡量使開口242的尺寸維持在較小的狀態。如此一來，當發光元件210不發光時，使用者便不容易察覺到照明模組200的存在。

綜上所述，在本發明的實施例的照明模組與電子裝置中，由於利用透鏡陣列來將照明光會聚於遮光層的多個開口，並使照明光從這些開口往外發散，因此當發光元件不發光時，使用者是看到遮光層，而不會感覺到照明模組的存在。所以，本發明的實施例的電子裝置可在保有原本工業設計的情形下達到補光的效果。

50:平行光 100:電子裝置 110:相機模組 120:透光前蓋 122:第一表面 124:第二表面 200:照明模組 210:發光元件 212:照明光 220、220b、220c、220d:準直器 221:基板 222b、222c:菲涅耳透鏡結構 223:傾斜面 224:全反射稜鏡 225:傾斜表面 230、230a:透鏡陣列 232:凸透鏡 232a:柱狀透鏡 240:遮光層 240’:黑色光阻材料 242:開口 C1:中心線 P1:中央部 P2:周邊部 Q:點 S:光軸 W1:寬度 α:夾角

圖1為本發明的一實施例的電子裝置的立體視意圖。圖2A為圖1的電子裝置的區域A的內部構造的示意圖。圖2B為圖2A的透鏡陣列中的一個透鏡與遮光層的局部放大剖面示意圖。圖3A與圖3B分別為本發明的兩個實施例的透鏡陣列的立體示意圖及上視示意圖。圖4為本發明的另一實施例的透鏡陣列的立體示意圖。圖5A與圖5B為本發明的另兩實施例的照明模組的局部剖面示意圖。圖6為本發明的又一實施例的照明模組的局部剖面示意圖。圖7A至圖7D為繪示本發明的一實施例的遮光層的製作方法的流程的示意圖。

100:電子裝置

110:相機模組

120:透光前蓋

122:第一表面

124:第二表面

200:照明模組

210:發光元件

212:照明光

220:準直器

230:透鏡陣列

232:凸透鏡

240:遮光層

242:開口

Claims

一種照明模組，包括：一發光元件，用以發出發散的一照明光；一準直器，配置於該照明光的傳遞路徑上，且用以將該照明光準直化；一透光前蓋，覆蓋該發光元件及該準直器，且具有朝向該準直器的一第一表面及背對該準直器的一第二表面；一透鏡陣列，配置於來自該準直器的該照明光的傳遞路徑上，且配置於該第一表面；以及一遮光層，配置於該第二表面，且具有對應於該透鏡陣列的多個開口，其中該透鏡陣列將來自該準直器的該照明光會聚於該些開口，並使該照明光從該些開口往外發散。
如請求項1所述的照明模組，其中該準直器為一凸透鏡或一菲涅耳透鏡。
如請求項1所述的照明模組，其中該準直器包括一中央部及一環繞該中央部的周邊部，其中該中央部為一菲涅耳透鏡，且周邊部包括多個全反射稜鏡，該些全反射稜鏡呈環狀排列。
如請求項1所述的照明模組，其中該透鏡陣列包括多個呈陣列排列的凸透鏡，該些開口為呈陣列排列的多個孔洞，且該些孔洞分別對準該些凸透鏡的光軸。
如請求項1所述的照明模組，其中該透鏡陣列包括多個平行排列的柱狀透鏡，該些開口為呈平行排列的多個狹縫，且該些狹縫分別對準該些柱狀透鏡的中心線。
如請求項1所述的照明模組，其中每一開口的寬度小於該透鏡陣列中的一對應凸透鏡的曲率半徑的0.2倍。
一種電子裝置，包括：一照明模組，包括：一發光元件，用以發出發散的一照明光；一準直器，配置於該照明光的傳遞路徑上，且用以將該照明光準直化；一透光前蓋，覆蓋該發光元件及該準直器，且具有朝向該準直器的一第一表面及背對該準直器的一第二表面；一透鏡陣列，配置於來自該準直器的該照明光的傳遞路徑上，且配置於該第一表面；以及一遮光層，配置於該第二表面，且具有對應於該透鏡陣列的多個開口，其中該透鏡陣列將來自該準直器的該照明光會聚於該些開口，並使該照明光從該些開口往外發散；以及一相機模組，用以拍攝被從該些開口往外發散的該照明光所照亮的一物體。
如請求項7所述的電子裝置，其中該準直器為一凸透鏡或一菲涅耳透鏡。
如請求項7所述的電子裝置，其中該準直器包括一中央部及一環繞該中央部的周邊部，其中該中央部為一菲涅耳透鏡，且周邊部包括多個全反射稜鏡，該些全反射稜鏡呈環狀排列。
如請求項7所述的電子裝置，其中該透鏡陣列包括多個呈陣列排列的凸透鏡，該些開口為呈陣列排列的多個孔洞，且該些孔洞分別對準該些凸透鏡的光軸。
如請求項7所述的電子裝置，其中該透鏡陣列包括多個平行排列的柱狀透鏡，該些開口為呈平行排列的多個狹縫，且該些狹縫分別對準該些柱狀透鏡的中心線。
如請求項7所述的電子裝置，其中每一開口的寬度小於該透鏡陣列中的一對應凸透鏡的曲率半徑的0.2倍。