TWI840229B

TWI840229B - 照明模組

Info

Publication number: TWI840229B
Application number: TW112118632A
Authority: TW
Inventors: 游朝順
Original assignee: 佳世達科技股份有限公司
Filing date: 2023-05-19
Publication date: 2024-04-21

Abstract

一種照明模組，包括一光源、一反射式光閥、一透鏡及一擴散器。光源用以發出一照明光束，反射式光閥配置於照明光束的路徑上，且包括多個像素，每一像素適於在一第一狀態與一第二狀態之間切換。這些像素中處於第一狀態的像素用以將照明光束反射成一有效光束。這些像素中處於第二狀態的像素用以將照明光束反射成一輔助光束。透鏡配置於有效光束的路徑上，且用以將有效光束投射於一待照明區。擴散器配置於來自反射式光閥的輔助光束的路徑上，且用以將輔助光束擴散成一擴散光。透鏡亦配置於擴散光的路徑上，且用以將擴散光投射於待照明區。

Description

照明模組

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。

隨著光電技術的進步，在汽車頭燈照明的領域已發展出自適應頭燈（adaptive driving beam, ADB）。當車載攝影機感應到迎面駛來或走來的車輛或行人時，自適應頭燈能自動調節燈光，將車燈內的各個發光源調暗或使光束向下和橫向移動。如此一來，汽車駕駛可以一直開著遠光燈，以提供最佳照度，而自適應頭燈會自動調節光束使其照不到對向駛來的駕駛。

目前自適應頭燈已經有運用數位微鏡元件（digital micro-mirror device, DMD）的系統來運作。採用這種自適應頭燈時，當車載攝影機感應到對向來車，數位微鏡元件對應於對向來車的區域的多個微鏡變被轉向，而導致此區域產生無照明的暗區。然而，有些國家的法規（例如美國的聯邦機動車安全標準 108（Federal Motor Vehicle Safety Standard 108, FMVSS 108）並不允許這樣的自適應頭燈，這是因為部分區域突然轉變成無照明可能會發生一些危險，例如此無照明的區域如果有突發狀況（例如突然出現行人）將無法被駕駛人注意到。

本發明提供一種照明模組，其可對暗區依然提供照明，以避免暗區的突發狀況無法被駕駛人察覺到的情形。

本發明的一實施例提出一種照明模組，包括一光源、一反射式光閥、一透鏡及一擴散器。光源用以發出一照明光束，反射式光閥配置於照明光束的路徑上，且包括多個像素，每一像素適於在一第一狀態與一第二狀態之間切換。這些像素中處於第一狀態的像素用以將照明光束反射成一有效光束，且這些像素中處於第二狀態的像素用以將照明光束反射成一輔助光束。透鏡配置於有效光束的路徑上，且用以將有效光束投射於一待照明區。擴散器配置於來自反射式光閥的輔助光束的路徑上，且用以將輔助光束擴散成一擴散光，其中透鏡亦配置於擴散光的路徑上，且用以將擴散光投射於待照明區。

在本發明的實施例的照明模組中，由於採用擴散器將輔助光束擴散成擴散光，且利用透鏡將擴散光投射於待照明區，因此照明模組可對暗區依然提供照明，以避免暗區的突發狀況無法被駕駛人察覺到的情形，進而符合一些國家的法規（例如美國的FMVSS 108）。

圖1為本發明的一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖1，本實施例的照明模組100包括一光源110、一反射式光閥120、一透鏡130及一擴散器140。光源110用以發出一照明光束112。在本實施例中，光源110包括發光二極體、雷射二極體及氣體放電燈的至少一者，其中氣體放電燈可以是高強度氣體放電燈（high-intensity discharge lamp, HID lamp）。反射式光閥120配置於照明光束112的路徑上，且包括多個像素122，圖1中是繪示了兩個像素122為例，但實際上，可以有更多的像素122，而這些像素122可形成一影像畫面。

每一像素122適於在一第一狀態與一第二狀態之間切換。這些像素122中處於第一狀態的像素122（例如圖1靠左邊的像素122）用以將照明光束112反射成一有效光束114，且這些像素122中處於第二狀態的像素122（例如圖1靠右邊的像素122）用以將照明光束112反射成一輔助光束116。

在本實施例中，反射式光閥120為一數位微鏡元件（digital micro-mirror device, DMD），這些像素122分別為多個微鏡，一個像素122處於第一狀態代表這一個像素122的微鏡轉動到一第一角度（例如圖1靠左邊的像素122），以將照射其上的照明光束112反射至透鏡130，而另一個像素122處於第二狀態代表另一個像素122的微鏡轉動到一第二角度（例如圖1靠右邊的像素122），以將照射其上的照明光束112反射至擴散器140。

透鏡130配置於有效光束114的路徑上，且用以將有效光束114投射於一待照明區50。擴散器140配置於來自反射式光閥120的輔助光束116的路徑上，且用以將輔助光束116擴散成一擴散光142，其中透鏡130亦配置於擴散光142的路徑上，且用以將擴散光142投射於待照明區50。在本實施例中，「擴散」是指均勻化光強度且擴大光束的光圈孔徑（aperture），以降低光束的平均亮度。在本實施例中，擴散器140為一漫反射板，用以將輔助光束116漫反射成擴散光142。

在習知採用數位微鏡元件(DMD)的自適應頭燈（adaptive driving beam, ADB）中，處於第二狀態（即處於第二角度）的像素122的微鏡是將照明光束112反射至一光吸收元件（圖中未示），而使照明光束112無法進入透鏡130而在待照明區50中產生無照明的暗區，這種情形不符合一些國家的法規（例如美國的FMVSS 108）。相較之下，在本實施例的照明模組100中，由於採用擴散器140將處於第二狀態的像素122所反射的輔助光束116擴散成擴散光142，且利用透鏡130將擴散光142投射於待照明區50，因此照明模組100可對暗區依然提供照明，以避免暗區的突發狀況無法被駕駛人察覺到的情形，進而符合一些國家的法規（例如美國的FMVSS 108）。在本實施例中，照明模組100例如為汽車頭燈，透鏡130用以將有效光束114投射至待照明區50的亮區，且用以將擴散光142投射至待照明區50的暗區或涵蓋整個待照明區50，或將擴散光142整合成近光燈而投射出。其中，所述亮區係指待照明區50中已被有效光束114照亮的區域，所述暗區係指待照明區50中未被有效光束114照亮的區域。

另外，於習知技術採用暗區全暗的處理方式，當自適應頭燈處於多數個光形(spatial distribution)彼此切換的時間差中，暗區就會有造成無法察覺的空白時區的情形，本實施例採用將擴散光142投射至暗區則可避免此情況的發生。再者，當汽車轉彎時，若對向來車為大型車，則車身或車後的路況（如車後的腳踏車、路標、人等等狀況）都可以利用擴散光142產生不刺眼的照明而被駕駛人注意到，以有效提升交通安全。

此外，相對於習知採用數位微鏡元件（DMD）的自適應頭燈（ADB）中，原本產生暗區所對應吸收的光能量都會累積在車燈系統內(例如，光吸收元件)而造成車燈系統溫度上升，進而降低車燈系統的壽命與可靠度；本實施例的照明模組100則可大幅改善前述狀況，這是因為有很大比例的輔助光束116都被擴散成擴散光142而投射至照明模組100外。此外，如此對輔助光束116的再利用也可充分利用光源的光能量，而避免能源的浪費，且可降低車燈系統溫度，進而增進車燈系統的壽命與可靠度。另一方面，本實施例的照明模組100對輔助光束116再利用的方式幾乎不會影像亮區的光譜，而使照明模組100能夠符合交通法規。

另一方面，在本實施例中，輔助光束116是被擴散成擴散光142後才投射至待照明區50，擴散光142的強度較低，不會造成對向來車的眩光（glare）或刺眼的現象。

圖2為本發明的另一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖2，本實施例的照明模組100a類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。在本實施例的照明模組100a中，擴散器140a包括特定顏色，用以使擴散光142包括此特定顏色。舉例而言，擴散器140a的漫反射面141a可具有特定顏色，例如紅色、黃色或橙色，以使擴散光142變成紅色、黃色或橙色。擴散光142可照射於暗區的交通標誌（traffic sign）或路面上的反光路標，而呈黃色、橙色或紅色的擴散光142可對應於交通標誌或反光路標的顏色，進而使交通標誌或反光路標對於駕駛人而言更為醒目。具有特定顏色的擴散光142也可以被投射於亮區（即有效光束114所投射的區域），以強化特定顏色（如黃色、橙色或紅色）的照明，然其非限制性。

圖3為本發明的又一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖3，本實施例的照明模組100b類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。本實施例的照明模組100b更包括一反光鏡150，配置於擴散光142的路徑上，且用以將至少部分擴散光142反射至透鏡130。

圖4為本發明的再一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖4，本實施例的照明模組100c類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。本實施例的照明模組100c更包括一部分穿透部分反射鏡150a（例如是半穿透半反射鏡），配置於有效光束114的路徑上，位於反射式光閥120與透鏡130之間，且用以讓來自反射式光閥120的至少部分有效光束114（例如一半的有效光束114）穿透而傳遞至透鏡130。此外，部分穿透部分反射鏡150a亦配置於擴散光142的路徑上，且用以將至少部分擴散光142（例如一半的擴散光142）反射至透鏡130。

圖5為本發明的另一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖5，本實施例的照明模組100d類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。本實施例的照明模組100d更包括一分色鏡（dichroic mirror）150b，配置於有效光束114的路徑上，位於反射式光閥120與透鏡130之間，且用以讓來自反射式光閥120的至少部分有效光束114穿透而傳遞至透鏡130。此外，分色鏡150b亦配置於擴散光142的路徑上，且用以將擴散光142中具有特定顏色的部分反射至透鏡130。在本實施例中，此特定顏色為紅色、橙色或黃色，如此一來，擴散光142可照射於暗區的交通標誌或路面上的反光路標，而呈黃色、橙色或紅色的擴散光142可對應於交通標誌或反光路標的顏色，進而使交通標誌或反光路標對於駕駛人而言更為醒目，然其非限制性。

圖6為本發明的又一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖6，本實施例的照明模組100e類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。本實施例的照明模組100e更包括一濾光器160，配置於擴散光142的路徑上，位於擴散器140與透鏡130之間，且用以使擴散光142中具有特定顏色的部分穿透而傳遞至透鏡130。在本實施例中，此特定顏色例如為紅色、橙色或黃色。此外，在本實施例中，濾光器160為濾光片或色輪，其中色輪可具有不同顏色的濾光區塊(圖中未示)，而隨著色輪的轉動而使不同顏色的濾光區塊在不同的時間切入擴散光142的路徑上，以達到不同顏色的濾光效果，然其非限制性。

圖7為本發明的再一實施例的照明模組的光路示意圖。請參照圖7，本實施例的照明模組100f類似於圖1的照明模組100，而兩者的差異如下所述。本實施例的照明模組100f更包括一濾光器160f，配置於來自反射式光閥120的輔助光束116的路徑上，且位於反射式光閥120與擴散器140f之間，以使輔助光束116中具有特定顏色的部分傳遞至擴散器140f。在本實施例中，擴散器140f為一穿透式擴散片。在一實施例中，擴散器140f為具有屈光度的穿透式擴散器，其中具有屈光度是指具有屈光能力，例如擴散器的外形可為各種類型的凸透鏡或凹透鏡的任何一種透鏡的形狀，其能夠會聚或發散輔助光束116。舉例而言，擴散器140f可為魚眼透鏡，然其非限制性。

此外，濾光器160f例如為濾光片、色輪或分色鏡，而上述特定顏色例如為紅色、橙色或黃色，然其非限制性。

綜上所述，在本發明的實施例的照明模組中，由於採用擴散器將輔助光束擴散成擴散光，且利用透鏡將擴散光投射於待照明區，因此照明模組可利用不刺眼的擴散光對暗區依然提供照明，以避免暗區的突發狀況無法被駕駛人察覺到的情形，有效提升交通安全，且符合一些國家的法規（例如美國的FMVSS 108）。再者，本發明的實施例所述照明模組可充分利用光源的光能量，不僅避免能源的浪費，且可降低車燈系統溫度，進而增進車燈系統的壽命與可靠度。

值得一提的是，本發明的實施例所述擴散光的顏色更可對應於交通標誌或反光路標的顏色，進而使交通標誌或反光路標對於駕駛人而言更為醒目，強化對駕駛人的警示效果。

50:待照明區 100、100a、100b、100c、100d、100e、100f:照明模組 110:光源 112:照明光束 114:有效光束 116:輔助光束 120:反射式光閥 122:像素 130:透鏡 140、140a、140f:擴散器 141a:漫反射面 142:擴散光 150:反光鏡 150a:部分穿透部分反射鏡 150b:分色鏡 160、160f:濾光器

圖1為本發明的一實施例的照明模組的光路示意圖。圖2為本發明的另一實施例的照明模組的光路示意圖。圖3為本發明的又一實施例的照明模組的光路示意圖。圖4為本發明的再一實施例的照明模組的光路示意圖。圖5為本發明的另一實施例的照明模組的光路示意圖。圖6為本發明的又一實施例的照明模組的光路示意圖。圖7為本發明的再一實施例的照明模組的光路示意圖。

50:待照明區

100:照明模組

110:光源

112:照明光束

114:有效光束

116:輔助光束

120:反射式光閥

122:像素

130:透鏡

140:擴散器

142:擴散光

Claims

一種照明模組，包括：一光源，用以發出一照明光束；一反射式光閥，配置於該照明光束的路徑上，且包括多個像素，每一像素適於在一第一狀態與一第二狀態之間切換，其中該些像素中處於該第一狀態的像素用以將該照明光束反射成一有效光束，且該些像素中處於該第二狀態的像素用以將該照明光束反射成一輔助光束；一透鏡，配置於該有效光束的路徑上，且用以將該有效光束投射於一待照明區；以及一擴散器，配置於來自該反射式光閥的該輔助光束的路徑上，且用以將該輔助光束擴散成一擴散光，其中該透鏡亦配置於該擴散光的路徑上，且用以將該擴散光投射於該待照明區。
如請求項1所述的照明模組，其中該擴散器為一漫反射板，用以將該輔助光束漫反射成該擴散光。
如請求項1所述的照明模組，其中該擴散器包括特定顏色，用以使該擴散光包括該特定顏色。
如請求項1所述的照明模組，更包括一反光鏡，配置於該擴散光的路徑上，且用以將至少部分該擴散光反射至該透鏡。
如請求項1所述的照明模組，更包括一部分穿透部分反射鏡，配置於該有效光束的路徑上，位於該反射式光閥與該透鏡之間，且用以讓來自該反射式光閥的至少部分該有效光束穿透而傳遞至該透鏡，其中該部分穿透部分反射鏡亦配置於該擴散光的路徑上，且用以將至少部分該擴散光反射至該透鏡。
如請求項1所述的照明模組，更包括一分色鏡，配置於該有效光束的路徑上，位於該反射式光閥與該透鏡之間，且用以讓來自該反射式光閥的至少部分該有效光束穿透而傳遞至該透鏡，其中該分色鏡亦配置於該擴散光的路徑上，且用以將該擴散光中具有特定顏色的部分反射至該透鏡。
如請求項6所述的照明模組，其中該特定顏色為紅色、橙色或黃色。
如請求項1所述的照明模組，更包括一濾光器，配置於該擴散光的路徑上，位於該擴散器與該透鏡之間，且用以使該擴散光中具有特定顏色的部分穿透而傳遞至該透鏡。
如請求項8所述的照明模組，其中該濾光器為濾光片或色輪。
如請求項8所述的照明模組，其中該特定顏色為紅色、橙色或黃色。
如請求項1所述的照明模組，更包括一濾光器，配置於來自該反射式光閥的該輔助光束的路徑上，且位於該反射式光閥與該擴散器之間，以使該輔助光束中具有特定顏色的部分傳遞至該擴散器。
如請求項11所述的照明模組，其中該擴散器為一穿透式擴散片。
如請求項11所述的照明模組，其中該擴散器為魚眼透鏡。
如請求項11所述的照明模組，其中該擴散器為具有屈光度的穿透式擴散器。
如請求項11所述的照明模組，其中該濾光器為濾光片、色輪或分色鏡。
如請求項11所述的照明模組，其中該特定顏色為紅色、橙色或黃色。
如請求項1所述的照明模組，其中該反射式光閥為一數位微鏡元件，該些像素分別為多個微鏡，一個像素處於該第一狀態代表該個像素的微鏡轉動到一第一角度，以將照射其上的該照明光束反射至該透鏡，另一個像素處於該第二狀態代表該另一個像素的微鏡轉動到一第二角度，以將照射其上的該照明光束反射至該擴散器。
如請求項1所述的照明模組，其中該光源包括發光二極體、雷射二極體及氣體放電燈的至少一者。
如請求項1所述的照明模組，其中該照明模組為汽車頭燈。
如請求項19所述的照明模組，其中該透鏡用以將該有效光束投射至該待照明區的亮區，且用以將該擴散光投射至該待照明區的暗區或涵蓋整個該待照明區。