CN102121655B - 具有3维光学效果的车辆信号设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有3维光学效果的车辆信号设备，包括：具有反射表面的反射器(10)；屏(7)，所述屏被布置成与所述反射器相对并包括半反射区域，所述屏被布置成远离所述反射器并与所述反射器一起形成腔体(5)。所述光源的光线穿透所述腔体；这些光线中的一些被所述半反射区域透射，而这些光线中的其它光线被所述半反射区域反射，然后被所述反射器反射进入到所述腔体，使得产生重复的深度视觉效果。所述屏(7)相对于所述光源的发射方向被构造和布置成，使得光线的另一部分在没有遇到所述半反射区域的情况下在所述屏的水平位置处离开所述腔体。

Description

具有3维光学效果的车辆信号设备
技术领域
本发明涉及信号设备，尤其涉及为机动车辆所设计的信号设备。本发明例如涉及布置到车辆的前部或后部的信号灯、闪光灯、或停车灯或刹车灯。
背景技术
更具体地，本发明涉及由于特定光学设备而产生三维深度效果的信号设备。由专利文献EP 1916471A1可已知这种设备。此文献描述了包括由反射器和远离反射器布置的屏(screen)形成的腔体的侧灯。所述屏具有为半反射的特定特征，即，遇到该屏的一些光线被反射，而其它光线被透射。该腔体提供如下具体特征：构成腔体的反射器和屏的表面中的一个的是凸起的。场致发光二极管类型的多个光源布置在反射器的周边处，并且被引导以大致朝向屏发射光。给定其半反射性质，一些光线被直接透射，而一些光线朝向反射器反射。反射器然后朝向屏反射这些射线，且间隙指向反射器的中心。被反射器反射的这些光线再次遇到屏。一些光线类似于直接源自光源的光线而被屏透射，而一些光线被朝向反射器反射，以此类推。这些多重部分透射和部分反射产生三维深度光学效果。所发射的光线的照明或照亮功率随着在腔体中的反射而逐渐降低。由于这种光学效果能够使侧灯适合于引起其它驾驶员的注意，这种光学效果是令人感兴趣的。所述光学效果还允许侧灯隐藏在诸如保险杠或机动车辆翼板等车体元件内。所述光学效果还允许相对于所产生的深度效果实现总尺寸小的细长信号设备。实际上，屏的半反射性质可通过涂覆金属涂层来获得，所述金属涂层可以赋予所述屏类似于车体元件的金属化外观的金属化外观。然而，此文献的教导存在一个主要的缺点，即，对用于使屏形成半反射的屏的处理。涂覆在屏上的金属层具有使源自光源的一些射线被透射(在不计算屏的材料中的内在损失的情况下)的结果。反射率和透射率可以变化，并且将直接取决于金属层的涂覆。从生产过程的角度来看，很难确保反射率和透射率在窄的容许范围内。结果是在没有高成本的屏处理过程的情况下，配备有标准功率的光源的侧灯可能不能满足信号功能的法规所需的光度测定条件，并且还可能使车辆的左侧停车灯和右侧停车灯看起来不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种可简单并且便宜实现同时满足合法的光度测定要求的信号设备。
本发明包括一种发光信号设备，尤其是被设计成用于机动车辆的发光信号设备，所述发光信号设备适于照亮一空间，且所述信号设备具有主照明轴线，发光信号设备包括：
-具有反射表面的反射器，所述反射表面设置成面向将被照明的该空间；
-被布置成与所述反射器相对的屏，所述屏位于所述反射器与将被照明的所述空间之间，所述屏包括半反射区域，所述屏被布置成远离所述反射器并与所述反射器一起形成腔体，并且由所述屏或所述反射器形成的表面中的至少一个是凸面的；
-光源支撑件，所述光源支撑件被构造成使得所述光源的光线沿着指向将被照明的所述空间的主方向穿透所述腔体，并且所述光线中的一些遇到所述半反射区域，这些光线中的一些被所述半反射区域透射，而这些光线中的其它光线被所述半反射区域所反射，然后被所述反射器反射进入到所述腔体，从而产生重复的(repetitive)视觉深度效果，
-这些光线是由所述光源发射的光线的第一部分，所述屏被相对于所述光源的发射方向而构造和布置，使得由所述光源发射的光线的第二部分在没有遇到所述半反射区域的情况下在所述屏的水平位置处离开所述腔体。
这种方法可以利用没有遇到屏的部分反射和部分透射部分(即，半反射)的光线产生光图像，适于确保所述设备的光度测定功能，同时允许光线的另一部分(基本上是其余部分)在部分透射(没有损失)和部分反射的间隙中来回经过，这将产生类似于主图像但尺寸越来越小的重复图像。因此，本发明可以非常简单地产生从光度测定点的角度来看用于发信号的第一光图像，和具有确保所述设备被定制化的3D效果的一系列相应的图像。所需的光源的功率水平保持合理，并且与屏的处理有关的容许度在使该屏形成为半反射的情况下可以保持宽范围。
根据一种实施方式，到达半反射区域的光线中20％-60％的光线被反射。
根据本发明的一种优选的实施方式，所述屏包括基本上透明的区域，所述光线的第二部分穿过所述基本上透明的区域。
根据本发明的另一种优选的实施方式，所述基本上透明的区域的透明度使得所述光线中至少80％的光线被透射。所述基本上透明的区域以小于半发射区域的程度反射光线。优选地，进入此区域的光线中的小于4％的光线被反射。
根据本发明的另一种优选的实施方式，所述屏的所述基本上透明的区域位于穿透所述腔体的光线中的至少一些光线的右侧。先验地，这涉及到本发明的最简单的结构。
根据本发明的另一种优选的实施方式，所述屏包括在所述屏的表面中的至少一个表面上的部分反射涂层，而所述屏的所述基本上透明的区域没有所述涂层。这种方法实际上可非常简单地实现。一种优选方式是通过在金属化之前掩盖屏的非金属化部分来实现的方法。优选地，金属化可由在真空下进行蒸发来代替。
根据另一种优选的实施方式，上述方法包括以下步骤：将涂层涂覆到所述屏，然后优选地通过应用激光射线移除在期望是透明的部分上的该涂层。
根据另一种优选的实施方式，所述屏被构造成使得该屏没有延伸到穿透所述腔体的光线中的至少一些光线的右侧。在这种情况下，所述屏的尺寸较小。这种设计可以被建立得甚至更简单，并且成本更低。
根据另一种优选的实施方式，穿透所述腔体的光线散布在一表面上，使得被所述屏部分反射和透射的光线和在所述腔体中被所述反射器反射的光线的一部分被大致朝向所述表面的中心反射。
根据另一种优选的实施方式，所述信号设备包括至少一个光导，所述光导适于将一个或更多个光源的光线的第二部分透射通过所述腔体的至少一部分，并且使得所述光线的第二部分在所述半反射区域外的所述屏的高度处通到所述腔体外部。光导的使用根据所述设备的尺寸而给出一定的自由度和灵活性。
根据另一种优选的实施方式，所述光导包括形状大致为环形的部分，所述部分优选地是闭合的，所述部分围绕所述反射器布置。
根据另一种优选的实施方式，所述光源支撑件远离所述腔体，并且所述信号设备包括引导由所述光源发射的光线到所述腔体的装置(means)。
根据另一种优选的实施方式，所述信号设备是车辆信号设备，所述屏和所述光源的结构被形成为使得所述光线的所述第二部分可以满足实现机动车辆信号功能所需要的光度测定条件。
附图说明
本发明的其它特征和优点通过说明书和附图的将被更好地理解，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的信号设备的截面图；
图2是根据图1的轴线A-A截得的截面图；
图3是当图1的设备运转时该设备的正视图，其中示出了当此信号设备被照亮时的外观和相关的光学效果；
图4是根据本发明的第二实施例的信号设备的截面图；
图5是根据图4的轴线B-B截得的截面图；
图6是当图4的设备运转时该设备的正视图，其中示出了当此信号设备被照亮时的外观和相关的光学效果；
图7是根据本发明的第三实施例的信号设备的截面图；
图8是当图1的设备运转时该设备的正视图，其中示出了当此信号设备被照亮时的外观和相关的光学效果；
图9显示当此信号设备被照亮时的外观和相关光学效果的第二可选形式；以及
图10显示当此信号设备被照亮时的外观和相关光学效果的第三可选形状。
在本申请的附图中说明了不同的实施例，这将在以下进行描述。附图的这些表示是示意性的，并且在展示本发明时为了清楚起见对这些表示有意进行了简化。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的第一实施例的信号设备2。信号设备2用于沿着方向X朝向布置在该设备上方的空间发射光束。此表达“在……上方”与设备在图上的方位有关，并且被相对解释为取决于所述设备在操作时的方位。实际上，所述设备被大致安装以沿着根据设备装配在车辆的前部或后部而指向车辆的前部或后部的大致水平方向发射其光束。然而，应该注意的是可以根据所述信号设备的信号功能设计其它方位。这种说明适用于所示的不同实施例。
信号设备2包括壳体4，所述壳体4本身包括用于多个局部光源14的支撑件16。这些光源可以是场致发光二极管类型的光源或任意其它已知类型的光源。这些局部光源14分布在支撑件16上以形成大致矩形形状。这些局部光源14被布置成使得该局部光源的光线主轴线近似沿着由图1的箭头所示的方向，即主光线方向，被定向。
该信号设备还包括反射器10，反射器10布置在支撑件16上方，或甚至布置在支撑件16与该信号设备发射其光束所朝向的空间之间。所述反射器包括多个孔12，所述孔12根据光源14的光线主轴线布置到光源14的右侧。所述反射器提供朝向将被照明的空间指向的反射表面。
设备2还包括在距离反射器的一定距离处布置在反射器10上方(根据图1的方位)或者甚至布置在反射器10与将被照明的空间之间的屏7。屏7和反射器10形成腔体5，该腔体基本上由反射器10的反射表面和屏7的内表面限定。在该实施方式中，该内表面是大致平坦的。所述屏包括中心半反射部分6和透明的周边部分8。
由光源发射的一些光线通过屏7的此透明部分8被朝向将被照明的空间直接透射，而另一部分(基本上是其余部分)通过屏7的被布置成靠近屏的透明部分8的半反射部分6被部分地反射。光线被反射的部分然后遇到反射器10的反射表面并因此实际上全部被反射；这些反射光线中的一些然后将被透射，而其它反射光线将被所述屏的半反射部分6再次反射，以此类推。这种机制意味着被透明部分8透射的光线仅有非常少的损失，甚至没有损失。经过部分反射和透射的间隙的这部分光线将产生光学深度效果。
在图1中由右侧的光源示出了这种光学机制。由光源直接发射的光线几乎没有损失地穿过屏。所述光线由虚线以附图标记18示出。在由光源14直接发出的光线束中，这些光线中的一些遇到屏的半反射部分6。例如，所述屏朝向反射器反射遇到半反射部分的一些光线20，优选地反射遇到该表面的光线的超过4％的比例。反射表面然后全部或几乎全部朝向该屏反射此被反射的部分。对于先前的光线来说，这些光线中的一些通过半反射屏透射，而其它光线再次被朝向反射器反射。朝向腔体的中心反射和移动的这种间隙由反射器的凸面性质来确保。应该注意的是，作为可选方案，反射器的表面可以是大致平坦的，并且用于限定腔体的屏的内表面则可以是凸面的。还可以设计考虑在屏和反射器的水平位置处的凸面的组合。
图2中示出了反射器10，其中示出了根据图1的轴线A-A截得的截面图。可以观察到所述多个孔12根据大致对应于矩形的轮廓布置而成，在本示例中，作为场致发光二极管的光源14在这些孔的右侧。
图3是设备在操作中的正视图，其中示出了由信号设备发射的光线的图像。通过所述屏的透明部分直接透射的光线沿着外轮廓(由虚线表示)形成多个点24。这些光线，从光度测定角度来看，用于所述设备的信号功能。实际上，这些光线直接源自由光源发射的光线的大部分(优选地超过50％)，并且在几乎没有任何损失的情况下被透射。通过半反射部分透射的光线形成类似但更小的几何形状，并且朝向设备的中心重复呈现。这些光线确保可视外观并因此确保所述设备的信号功能，从而赋予该设备以独特的特征。由该部分确保的照明度由于光线所通过的透镜的半反射性质而显著降低。
越靠近设备的中心，光线在离开屏之前在屏与反射器之间受到的多重反射越多。光线量也越少。随后由屏的周边轮廓产生的外观(这里为在圆内布置的一组点24)重复多次，同时靠近中心，但是强度和尺寸朝向中心降低，因此赋予设备以深度幻觉。在点24的这种情况下，每一重复的外观26是产生光学功能的区域的外观图像。这还可以增强感知所发送的信号的可能性。其它驾驶员将因此能更快地对所发送的信号进行反应。
所述屏可以利用当前使用的透明材料(例如，某些塑料或玻璃)完成。该屏的表面中的一个，外表面或内表面，通过涂覆常见的部分反射涂层而形成为半反射的。该涂层通常是通过以蒸汽相在真空下应用技术所涂覆的诸如铝或不锈钢的金属涂层。可以使用本领域技术人员所公知的涂覆涂层的不同方法。涂层的反射率例如在20％与60％之间。屏7的透明部分8没有被涂覆涂层。
形成所述屏的透明部分的一种特许方式是通过应用激光光线局部移除先前涂覆在所述屏上的涂层。
图4-6示出了本发明的第二实施例。该实施例与第一实施例不同之处在于，使用光导115代替第一实施例的多个光源。光源114被布置成靠近光导115以为所述光导馈送光线。在说明本发明中，为了清楚起见，已经表示出单个光源。然而，应当理解，可以根据设备的尺寸的各种参数来使用多个光源。一个或多个更光源可以是不同的类型：场致发光二极管、经典的白炽灯等。光导115提供与形成在反射器110中的相应的开口环112相对布置的扩散环。光导115然后将沿着屏107的方向将源自光源114的光线发射到腔体105中。
图5中可容易地看到在反射器100的水平位置处的环状开口，其中图5是根据图4的轴线B-B截得的截面图。
与产生的图像不同，该光学现象类似于第一实施例的光学现象。图6中示出了所述设备的照明的图像，其中图6是当图4的设备在操作中时该设备的正视图。可以注意到，直接源自所述光导的光线形成适于确保所述设备的光度测定功能的照明或照亮的功率水平的连续轮廓124。这种图像124通过轮廓126被再现多次，所述轮廓126随着它们靠近设备的中心而逐渐变小。这些图像126确保所述设备的特征标志或独特性的功能。
图7和图8示出了第三实施例。第三实施例与第二实施例的不同之处在于，光导1015被构造成超出反射器1010并且提供倾斜的终止表面。光源1014的光通过光导的下侧进入所述光导。当光导在其上侧上设置有指向下的锥形凹部时，光线在光导的厚度中被横向地反射并通过内部反射被传播，直到倾斜的终止表面。通过在所述倾斜的表面上进行反射，光线被射向腔体并离开光导。反射器不存在任何另外的孔或开口，而是简单地布置在光导上。反射器确保源自一个或更多个光源的光朝向腔体透射。由于光导可确保光线朝向腔体透射，所述一个或更多个光源可以远离腔体1005布置。
该光学现象与第二实施例的光学现象一致。照明图像类似于第二实施例的照明图像。可以观察到，根据本发明的设备可以产生不同形状的图像。
再次根据本发明的原理，图9和图10中示出了可能的图像。如在其它实施例中，外轮廓24的亮度水平明显大于内轮廓26的亮度水平。因此，光源和/或光导和屏的布置被形成为产生朝向中心重复的卵形外观(图9)、和朝向中心重复的三角形外观(图10)。
在所示的不同实施例中，随着信号24、124和1024靠近中心，它们的形状重复多次，但所述信号的强度和尺寸朝向中心逐渐降低，从而给出所述设备的深度幻觉。每一重复26、126、1026位于产生信号24、124和1024的形状的区域的外观的图像处，从而也可以增强感知所发送的信号的可能性。
根据实施例的一个变形，这种信号设备可以是刹车灯。有利地，该设备可以被制成为使得光源的光强度与制动强度成比例。在这种情况下，根据制动强度，具有或多或少的高数量的多重反射。因此，制动强度越大，信号图案越朝向中心重复，并且信号的重复越深。制动信息因此越能更好地传递给其它驾驶员。
该设备也可以是停车灯或闪光灯。
一般而言，应该注意的是，可以设计成以不设置任何材料的方式来代替上述方案中的所述屏的透明部分，以确保在最小损失的情况下进行透射。在任何情况下，本发明的原理将使得穿透腔体的光线的右侧具有类似于没有屏材料的情况下的作用。类似地，可以设计将不同于屏的透明材料的透明材料布置到穿透腔体的光线的右侧。
一般而言，类似的是可以使用不同类型的光导以将来自一个或更多个光源的光线朝向所述腔体引导。第二和第三实施例仅仅是示例，并且具有多种可能的变形。
一般而言，还要注意的是，穿透所述腔体的光线没有必要形成连续轮廓，也没有必要形成闭合轮廓。实际上，局部的光束或会聚在轮廓的某一点处的光束可以形成为获得根据本发明的效果的组合。以示例的方式，所述轮廓可以被开口成U形形状。该轮廓还可以由与较低照明强度的连续轮廓有关的多个更强亮度的点构成。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的发光信号设备(2；102；1002)，所述发光信号设备适于照亮一空间，且所述信号设备具有主照明轴线，包括：
具有反射表面的反射器(10；110；1010)，所述反射表面被定向成面向将被照明的所述空间；
与所述反射器相对布置的屏(7；107；1007)，所述屏位于所述反射器与将被照明的所述空间之间，所述屏包括半反射区域，所述屏被布置成远离所述反射器并与所述反射器一起形成腔体(5；105；1005)，由所述屏或所述反射器形成的表面中的至少一个是凸面的；
光源(14；114；1014)的支撑件(16；116；1016)，所述支撑件被构造成使得所述光源的光线沿着朝向将被照明的所述空间被引导的主方向穿透所述腔体，所述光线中的一些遇到所述半反射区域，这些光线中的一些被所述半反射区域透射，而这些光线中的其它光线被所述半反射区域反射，然后被所述反射器反射进入到所述腔体，使得产生重复的深度视觉效果，其特征在于：
这些光线是由所述光源发射的光线的第一部分；
所述屏(7；107；1007)相对于所述光源的发射方向被构造和布置成，使得由所述光源发射的光线的第二部分在没有遇到所述半反射区域的情况下在所述屏的水平位置处离开所述腔体。
2.根据权利要求1所述的信号设备，其特征在于，所述屏包括基本上透明的区域，所述光线的第二部分穿过所述基本上透明的区域。
3.根据权利要求2所述的信号设备，其特征在于，所述基本上透明的区域的透明度使得到达该区域的光线中低于4％的光线被反射。
4.根据权利要求2所述的信号设备，其特征在于，所述屏(7；107；1007)的基本上透明的区域位于穿透所述腔体(5；105；1005)的光线中的至少一些光线的右侧。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的信号设备，其特征在于，所述屏(7；107；1007)包括在所述屏的表面中的至少一个表面上的部分反射涂层，所述屏(7；107；1007)的基本上透明的区域没有所述涂层。
6.根据权利要求1所述的信号设备，其特征在于，所述屏(7；107；1007)被构造成使得没有延伸到穿透所述腔体(5；105；1005)的光线中的至少一些光线的右侧。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的信号设备，其特征在于，穿透所述腔体(5；105；1005)的光线散布在一表面上，使得所述光线被所述屏(7；107；1007)部分反射和透射的和在所述腔体中被所述反射器(10；110；1010)反射的所述部分被大致朝向所述表面的中心反射。
8.根据权利要求7所述的信号设备，其特征在于，所述信号设备包括至少一个光导(115；1015)，所述光导适于将一个或更多个光源的光线的第二部分透射通过所述腔体的至少一部分，并且使得所述光线的第二部分穿过所述屏(7；107；1007)在所述半反射区域外的高度。
9.根据权利要求8所述的信号设备，其特征在于，所述光导(1015)包括形状大致为环形的部分，所述大致为环形的部分围绕所述反射器布置。
10.根据权利要求9所述的信号设备，其特征在于，所述大致为环形的部分是闭合的。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的信号设备，其特征在于，所述光源支撑件(16；116；1016)远离所述腔体(5；105；1005)，并且所述信号设备包括将由所述光源发射的光线引导到所述腔体的装置(115；1015)。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的信号设备，其特征在于，所述信号设备是车辆信号设备，所述屏和所述光源的结构被形成为使得所述光线的所述第二部分能够满足实现机动车辆信号功能所需要的光度测定条件。
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