CN101871611A - 用于机动车的光学装置 - Google Patents

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    • F21S41/683—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on screens by moving screens
    • F21S41/698—Shaft-shaped screens rotating along its longitudinal axis

Abstract

本发明提供一种光学装置(1)，具体是一种用于机动车的照明装置和/或信号指示装置，其具有光学轴线(y-y)，所述光学装置包括：光源(3)；反射器(2)，其与光源配合以便形成光束；转动组件，其设计用以截断所述光束，并且围绕转动轴线在第一和第二区别照明位置之间转动，所述转动轴线基本上垂直所述光学轴线，所述组件包括分别与所述第一和第二照明位置相关的至少第一遮挡件和第二遮挡件，以便形成光束的截断，这些遮挡件的每一个包括至少一个脊，另外，所述组件设置成允许在所述第一和第二区别照明位置之间照明的渐进转换。

Description

用于机动车的光学装置
技术领域
本发明具体涉及一种用于机动车的光学装置。
背景技术
专利US 2007/0217194中所述的一种装置，其包括通过凸轮连接装置驱动的旋转的遮挡件组件。
专利申请第EP2006605号中所述的一种椭圆形的光学模块，其包括配有反射器并且由例如平凸透镜或菲涅耳透镜的会聚透镜类型的折光元件包围的光源。该模块设置有固定的或可移动遮挡件，该遮挡件根据其位置至少部分地遮挡由光源/反射器组件发射的光束。遮挡件上边缘的形式使得其可以通过用会聚透镜成像界定在光束中期望的截断。
关于更多的有关可移动遮挡件模块的细节，可以参考具体的专利EP1197387、EP1422471或EP1442472。通过驱动和通过设置的电动机，可移动遮挡件可以相对于光源呈现不同位置，其中至少一个位置已知为光学“活动”位置，即遮挡件实质上截断光束的部分的位置，优选地，使得模块发射截断光束，例如近光类型的光束(倾斜截断)，或防雾型光束(水平截断)。因此遮挡件可以具有一个或多个“活动”位置，例如两个，一个是用于在右边通行的近光功能，而一个用于在左边通行的近光功能，也称为“被动”功能，在这个位置上其不会截断光束，因而允许模块发射全部光束没有截断的光束或远光束类型。具体地，例如固定的遮挡件模块可以参考专利FR2754039，其中描述了可以发射例如近光束或防雾光束。
不同类型照明装置产品的前灯还可以参见专利US 7 201 505。
发明内容
具体地，本发明旨在提出一种新的光学装置，其以前面所述装置的方式采用截断。
因此，本发明的目的在于一种光学装置，具体是一种用于机动车的照明装置和/或信号指示装置，其具有光学轴线并且包括：
光源；
反射器，其与光源配合以便形成光束；
转动组件，其设计用以截断所述光束，并且围绕转动轴线在第一和第二区别照明位置之间转动，优选地，所述转动轴线基本上垂直所述光学轴线，所述组件包括分别与所述第一和第二照明位置相关的至少第一遮挡件和第二遮挡件，以便形成光束的截断，所述遮挡件的每一个包括至少一个脊，优选地，所述脊彼此间隔开预定角度间隔，附加地，所述组件设置成允许在所述第一和第二区别照明位置之间照明的渐进转换。
优选地，本发明使得可以获得照明类型改变的渐进过程，同时从视觉的机械点(即遮挡件的脊)获得装置的不连续性以便产生彼此区别的且间隔的截断。
本发明可以获得在第一和第二照明位置的光束之间的光学连续性。
换句话说，遮挡件具有机械非连续性，例如，优选地，所述遮挡件彼此间隔开一个空的区域，同时使得在转换过程中形成强度和射程和/或截断的垂直位移方面是连续的且渐进的光束。
优选地，根据本发明的转动组件与没有明显不平的鼓状物不同。
例如，通过使得例如对应近光束的第一遮挡件枢转，在光束中感知到的截断逐步地增大直到例如对应射程增强光束(例如高速公路光束)的第二照明位置，因而使得可以获得在地面上的照明以及照明射程的逐步增强。
第一和第二照明位置的光束之间的光学连续性的结果是，根据本发明的两个光束之间的转换可以较缓慢地发生，这使得可以改善驾驶者的舒适性。
相反，已经开发的装置仅设置两个照明位置(即近光束和远光束)，其中近光束和远光束之间的转换快。
缓慢的转换意味着，例如近光束和远光束之间的转换完成时间0.8秒到3秒之间，而近光束和远光束之间快速转换完成时间例如50毫秒到300毫秒之间。
因此，缓慢转换和快速转换之间的时间因子可以例如是2或3或10，或更大。
已经表明快速转换的需求受到两个限制。
第一个限制与用以吸引注意以便迅速地与其他使用者交流的前灯功能有关。
第二个限制与成本有关，因为用于驱动遮挡件的单个装置由采用电磁的或直流电动机构成。
根据本发明另一方面，遮挡件组件可以实现多个功能，例如三个或四个功能或更多功能，并且使用步进电动机以便精确地定位每个截断是有利的。
这种类型的电动机还具有优点，其具有可调节的速度和控制，这使得可以以不同的速度从一个照明位置改变成另一照明位置，因此可以根据需要迅速地或更缓慢地定位截断。
因此，通过从一个位置到另一个位置以较缓慢的速度渐进地改变，可以逐渐地进行转换，而不会影响驾驶者，并因此改善舒适性。
此外，应该说明的是，在快速转换速度的情况下，光学缺陷很少看到，而在使用慢速转换时，更容易发生升高和降低(uppering and lowering)的现象。
如果需要，转动遮挡件组件能够在近光束和高速公路光束之间至少一个位置停止，并且优选在近光束和高速公路光束之间三个中间位置停止。
如果需要，转动遮挡件组件能够在高速公路光束和远光束之间至少一个位置停止，并且优选在高速公路光束和远光束之间两个中间位置停止。
根据本发明，两个相继的遮挡件之间的角度间隔被选择成例如基本上以避免升高和降低的现象。
在转换过程中当遮挡件中的一个相对于光学轴线下降太远时，会发生升高的现象。
在转换过程中当遮挡件中的一个机械地截断光学轴线时，会发生降低的现象。
本发明使得例如当从第一照明位置朝向第二照明位置转换时，可以避免在光束的照明中的跳动。
有利地，在光学轴线的点或位置处测量的光束的照明强度单调地变化，即以在第一和第二区别照明位置之间增强或减弱的方式变化。
根据本发明的一个实施例，装置包括设置在已经由转动组件截断的光束路径上的透镜。
如果可以应用，转动组件的转动轴线位于透镜的焦平面上。
第一区别照明位置可以产生近光束。
如果需要，第二区别照明位置可以产生射程增强光束，例如高速公路光束。
根据本发明的一个实施例，转动组件设计成能够仅呈现两个区别照明位置。
作为变形，转动组件设计成能够呈现至少三个区别照明位置，其选自例如下面的组：近光束、射程增强光束、远光束、选择光束以及平伸的截断光束。
如果需要，这些照明位置可以适应用于欧洲在右侧或左侧通行、或在美国通行的法定视点。
本发明允许转换成射程增强光束模式，而不用驱动调平装置。使用光学遮挡件截断的位置可以柔和地变化。
如果需要，转动组件设计成能够精确地呈现三个、四个或五个区别照明位置。
第一和第二遮挡件之间的角度间距是例如10°到60°之间，优选在20°到50°之间，并且例如接近20°或30°。
第一和第二遮挡件每一个包括一个或多个脊。例如，这些遮挡件每个可以包括两个脊。作为变形，这些遮挡件中的一个包括单个脊，而另一个包括两个脊。这些脊可以用于在光束中形成截断。
当遮挡件包括两个脊，优选地，在渐进转换过程中这些脊中的至少一个是光学活动的。
每个脊可以形成在转动组件的肋上，具体地，形成在肋的顶部。
遮挡件的至少一个脊例如形成为二面体的脊。
脊对应于直线，或其可以由基本上圆形边缘形成。
可选地，两个遮挡件可以包括一个共同的脊。
例如，转动组件设计成使得在从第一照明位置朝向第二照明位置转动期间，首先第一遮挡件是光学活动的，然后第二遮挡件是光学活动的，以便确保照明的渐进转换。
根据本发明的一个实施例，第一遮挡件包括两个脊，而第二遮挡件也包括两个脊，并且在从第一照明位置朝向第二照明位置转动期间，首先(第一区别照明位置)第一遮挡件的两个脊是光学活动的，然后(渐进转换)所述第一遮挡件的第二脊和所述第二遮挡件的第一脊是光学活动的，这些脊是相邻的，最后(第二区别照明位置)所述第二遮挡件的两个脊和，如果需要，所述弯曲件是光学活动的。
根据本发明的一个实施例，转动组件包括至少一个弯曲件，其设计用以在区别照明位置中的至少一个处增强光束的光强度，优选地，以便产生射程增强光束。
第二遮挡件可以包括弯曲件和至少一个例如由弯曲件的边缘形成的脊。
优选地，弯曲件包括反射表面，该表面基本上是平的，或作为变形，其具有可以获得基本上倾斜截断的形状。
弯曲件可以设计成参与形成射程增强光束，优选地，这种增强的射程大于近光束的射程。
优选地，弯曲件布置成例如在渐进转换过程中至少短暂地是光学活动的，以便在该渐进转换过程中保持或增强光学轴线上的光束的光强度。
根据本发明的一个实施例，在渐进转换过程中，转动组件设计成防止前述的降低的现象。
对应例如射程增强光束的第二遮挡件可以具有从转动轴线测量的最大高度，其短于第一遮挡件的最大高度。
在这种情况下，转动组件的转动轴线位于装置的焦平面上。
根据本发明的另一实施例，转动轴线相对于焦平面偏置非零的间距(例如从1mm到几mm)。
在这种情况下，可选地，第一和第二遮挡件的顶部在渐进转换过程中保持基本上低于光学轴线，或基本上与该轴线相切。
如果需要，转动组件可以包括三个遮挡件，其中的一个例如以便产生选择光束。
如果需要，根据本发明的所述装置可以设计成允许在平伸的截断光束和选择光束之间渐进转换，其中截断是“L”的形式。
根据本发明，具体地，“渐进转换”意味着在两个区别光束之间的转换，其伴随着截断线的递进位移，因此防止了例如在两个光束之间截断线上驾驶者感知到的视觉跳动。
所述装置可以包括电动机，优选是步进型电动机，其设计用以转动所述组件。
根据本发明的实施例，具有遮挡件的转动组件由转动驱动元件转动，例如具有遮挡件的组件与轮为一体，优选是有齿型的轮，轮与电动机协同运行，并且优选，与电动机的小齿轮协同运行。
具体地，在机动车工业中，需要能够以“部分远光灯照明模式”照亮驾驶者车辆的前方路面，即能够在远光束中产生一个或多个对应车辆所处位置、来自相反方向的车辆的位置或在前方行使的车辆位置的暗区，以便避免使其他驾驶者眩目，同时照亮路的最大的可能的表面区域。这种类型的照明的功能已知为ADB(适应性驾驶光束)。
有利地，根据本发明的装置(具体地，其遮挡件组件)设计成在照明光束中产生基本上定位在被跟随的或经过的车辆的暗区，以便避免光束使驾驶者眩目，如果需要，该暗区能够移动位置以便跟随被跟随的或经过的车辆的位移。
为了这种用途，根据本发明，车辆可以设置位于前部的摄影头，并且探测在相反车行道(左侧车行道)相对方向上是否存在行驶的其他车辆以及其位置(垂直方向和水平方向)。
有利地，前灯的至少一个光束的角度方向通过DBL(动态弯曲光(Dynamic Bending Light))装置控制，其优选地耦合到摄影头。
前灯可以例如通过专用的电动机枢转，其有利地与可以驱动遮挡件组件的电动机不同。
附图说明
通过阅读下面详细描述的非限定性的实施例并且通过参考附图，将会更好地理解本发明，在附图中：
图1示意地且部分地示出根据本发明实施例的装置的横截面；
图2到8示出位于不同照明位置的图1中的装置的可移动组件；
图9是根据现有技术的转动组件图；
图10a到10c示意地示出根据本发明实施例的转动组件的部分视图；
图11到16示出根据本发明另一实施例的装置的可移动组件；
图17和18示出转动组件上的遮挡件的两种定位类型；
图19到24示意地示出通过图1中的装置获得的不同的照明类型；
图25示意地示出根据本发明的照明和截断的位置随转动组件的转动角度变化而变化的图；和
图26A到26H示出不同的照明位置之间转换的渐进。
具体实施方式
图1示出由前灯形成的光学装置1，尤其是椭圆形类型的前灯形成的光学装置，其包括设置在光学轴线y-y上的：
反射器2，尤其是椭圆形类型的反射器2，其容纳光源3；
固定的遮挡件4和5；以及
进一步朝向前部的会聚透镜6。
光源3是任何合适的类型，例如灯丝或弧光灯类型。其可以是卤素灯、氙灯或一个或更更多个发光二极管。
光源3发射的光线直接地或在被反射器2反射之后沿透镜6的方向发射。
随后光线形成光束。
装置1包括转动组件10，其设置用以截断所述光束，并且围绕转动轴线z在第一和第二区别照明位置之间转动，转动轴线基本上垂直于光学轴线y-y。
组件10包括具有第一和第二遮挡件8和9的组件，遮挡件8和9分别与第一和第二照明位置相关，以便形成光束的截断，优选这些遮挡件彼此间隔开预定角度间隔(A)，该组件还设计成允许在第一和第二照明位置之间的照明渐进转换。
在所述的示例中，第一区别照明位置(见图2)使得可以产生近光束，第二区别照明位置(见图4)使得可以产生射程增强光束。
在这两个区别照明位置之间，组件10的转动通过渐进转换状态(见图3)。
在所述的示例中，转动组件10包括弯曲件15，其设计用以增强光强以便形成射程增强光束。
第一遮挡件8包括两个脊11和11a，在所述的示例中每一个脊形成在基本上沿轴线z延伸的肋上。
脊11和11a具有随部分14沿轴线z的方向变化的高度，部分14在脊的中间水平处倾斜。
第二遮挡件9包括弯曲件15和对应两个基本上直的边缘的两个脊12和12a，并且平行于弯曲件15的轴线z。
在从第一照明位置朝向第二照明位置转动过程中，首先(第一区别照明位置)第一遮挡件8的两个脊11和11a是光学活动的，然后(渐进转换)，第一遮挡件8的第二脊11和第二遮挡件9的第一脊12a是光学活动的，这两个脊11和12a相邻，最后(第二区别照明位置)第二遮挡件9的两个脊12a和12和弯曲件15是光学活动的。
弯曲件15包括反射表面，该表面优选是基本上平的，或作为变形具有使得可以获得基本上倾斜截断的形式。
在所述的示例中，转动组件10还包括“L”形式的遮挡件16以便形成选择的左侧光束或右侧光束。
转动组件10可以呈现连续的四个区别照明位置，即：
近光照明(见图5)；
射程增强照明，例如高速公路光束(见图6)；
选择照明(见图7)；
远光灯照明(见图8)。
正如图19到23看到的(其示意地示出地面上的照明相同水平的线)，由根据本发明的装置1产生的光束渐进地从近光束(图19)变成射程增强光束(图23)。从图可以看到，光束的射程在渐进转换状态期间渐进地增强。
图24示出远光束在地面上的照明的相同水平的线。
图25示出装置1的在25m远的屏幕上测量的最大照明随转动组件10的转动角变化而变化(曲线C1单位Lux(勒克司))，和在25m远的屏幕上截断的相对位置的最大照明随转动组件10的转动角变化而变化(曲线C2)。
要注意的是，这些曲线具有相对平缓的上升形式，而没有任何跳动。
在本发明的其他实施例中，如图10a所示，装置1具有基本上垂直于光学轴线的焦平面PF，并且转动组件10的转动轴线z设置成离平面PF不为零的间距，使得在从第一照明位置朝向第二照明位置转动期间第一和第二遮挡件8和9基本上保持在光学轴线下面，而不会与光学轴线y-y交叉或与该轴线相切，以便允许渐进转换。换句话说，这些遮挡件8和9不会升起高于光学轴线y-y。
另一方面，如果转动轴线z位于焦平面PF上(见图9)，已知地，例如遮挡件8将与轴线y-y交叉，这将产生不希望的减弱照明或昏暗的现象。
在图10b的示例中，对应于射程增强光束的第二遮挡件9从转动轴线测量具有最大高度，其小于第一遮挡件的最大高度。
在这种情形中，转动组件10的转动轴线z可以位于装置的焦平面PF上，同时使得可以避免减弱照明或昏暗的现象。
图10c的示例示出遮挡件8和9的高度被限定的图10b的结构，和转动轴线z相对于焦平面PF的偏置。
在图11到17的示例中，转动组件10次序包括：
用以产生近光束的遮挡件8；
用以产生射程增强光束的遮挡件9；
具有“L”形式的脊以便产生选择的光束(图14示出左侧而图15示出右侧)的遮挡件16，该选择的光束基本上对应于在被跟随的或经过的或超上的车辆的区域内的暗区的远光束；
用以产生远光束的遮挡件19；和
用以产生平伸的截断光束的遮挡件20。
可选地，转动组件10可以不设置弯曲件15。
在图17的示例中，远光束的遮挡件19设置在遮挡件16和20之间，并且遮挡件之间的角度间距如下：
遮挡件20和8之间45°；
遮挡件8和9之间26°；
遮挡件9和16之间64°；
遮挡件16和19之间90°。
作为变形，在图18的示例中，遮挡件19设置在遮挡件9和16之间，并且遮挡件之间的角度间隔如下：
遮挡件20和8之间45°；
遮挡件8和9之间26°；
遮挡件16和20之间64°；
遮挡件16和19之间90°。
应该认识到，本发明不限于上面所述的实施例。
例如，在可移动组件10上，遮挡件的次序可以不同。
再例如，如果需要，通过电动机的驱动，组件10可以设置成位于区别照明位置之间的中间位置是不动的或固定的。
作为变形，通过电动机的驱动，组件10在区别照明位置之间的转动基本上是连续的。
电动机可以例如是DC电动机、步进电动机或压电电动机。
步进电动机是有利的，因为可以在两个区别位置之间精确地调节转动组件的位置。
渐进转换还可以设计成例如在平伸的截断光束(flat cut-off beam)和选择的光束之间。
本发明可以用于在右侧通行和在左侧通行，或对两者都适用。
图26A到26H示出根据本发明在不同的照明位置之间的渐进过程(在25m远的屏幕上)。
图26A到26E：经过三个中间近光束LB：渐进1、2以及3，从近光束LB到高速公路光束MB的转换。
图26F到26H：经过两个中间远光束HB：渐进1和2，从高速公路光束MB到远光束HB的转换。

Claims (17)

1.一种光学装置(1)，具体是一种用于机动车的照明装置和/或信号指示装置，其具有光学轴线(y-y)，所述光学装置包括：
光源(3)；
反射器(2)，其与光源配合以便形成光束；
转动组件，其设计用以截断所述光束，并且围绕转动轴线在第一和第二区别照明位置之间转动，优选地，所述转动轴线(z)基本上垂直所述光学轴线，所述组件包括分别与所述第一和第二照明位置相关的至少第一遮挡件(8)和第二遮挡件(9)，以便形成光束的截断，所述遮挡件的每一个包括至少一个脊，优选地，所述脊彼此间隔开预定角度间隔(A)，附加地，所述组件设置成允许在所述第一和第二区别照明位置之间照明的渐进转换；以及
优选地还包括透镜(6)，其设置在被所述转动组件截断的光束的路径上。
2.根据前述权利要求所述的装置，其特征在于，遮挡件是机械不连续的，例如，优选地，所述遮挡件彼此间隔开一个空的区域，同时使得在渐进转换过程中形成在强度和射程和/或截断的垂直位移方面是连续的且渐进的光束。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一区别照明位置使得产生近光束。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第二区别照明位置使得产生射程增强光束。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转动组件包括至少三个遮挡件以便能够呈现出选择下面的组中的至少三个区别照明位置：近光束、射程增强光束、远光束、选择光束以及平伸的截断光束。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一和第二遮挡件之间的角度间隔为10°到60°之间，优选在20°到50°之间，并且例如为接近20°或30°。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转动组件(10)包括至少一个弯曲件(15)，其设计成在至少一个区别照明位置处增强光束的光强度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一遮挡件包括两个脊并且第二遮挡件也包括两个脊，并且在从所述第一照明位置朝向第二照明位置转动期间，首先(第一区别照明位置)所述第一遮挡件(8)的两个脊(11，11a)是光学活动的，然后(渐进转换)所述第一遮挡件的第二脊(11)和所述第二遮挡件的第一脊(12a)是光学活动的，最后(第二区别照明位置)所述第二遮挡件的两个脊(12、12a)和，如果需要，可选地，所述弯曲件是光学活动的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，具有基本上垂直于光学轴线(y-y)的焦平面(PF)，其特征在于，转动轴线(z)相对于焦平面(PF)偏置非零的间距。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，例如对应射程增强光束的所述第二遮挡件(9)具有从所述转动轴线测量的小于所述第一遮挡件(8)最大高度的最大高度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，其包括电动机，优选为步进型电动机，其设计用以转动所述组件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在近光束和远光束之间的转换完成时间为50毫秒到300毫秒。
13.根据权利要求1-11中任一项所述的装置，其特征在于，在近光束和远光束之间的转换完成时间为0.8秒到3秒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转动遮挡件组件在近光束和高速公路光束之间至少一个位置停止，并且优选地，在近光束和高速公路光束之间三个中间位置停止。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转动遮挡件组件在高速公路光束和远光束之间至少一个位置停止，并且优选地，在高速公路光束和远光束之间两个中间位置停止。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设计在照明光束内产生暗区，其定位在被跟随的或经过的车辆上，以便避免使驾驶者眩目，如果需要，所述暗区能够移动位置以便跟随被跟随的或经过的车辆的位移。
17.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在平伸的截断光束和选择的光束之间提供渐进转换。
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