CN103347737A - 用于外侧车镜的低轮廓光学照明组件及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于与车辆外侧后视镜一起使用的光学照明组件，该光学照明组件包括印刷电路板（PCB），印刷电路板（PCB）上安装有光源，如发光二极管（LED）。如光管的光学装置定位成邻近LED，以用于使光远离LED传播。镜元件包括至少一个标记，其中从光管逸出的光用于照亮该标记。

Description

用于外侧车镜的低轮廓光学照明组件及其形成方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月14日提交的名称为“LOW PROFILE OPTICALLIGHTING ASSEMBLY FOR USE IN OUTSIDE VEHICLE MIRROR ANDMETHOD OF FORMING SAME”美国临时专利申请No.61/442,639的权益和优先权，该专利以全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本申请总体涉及光学显示器，并且更具体地涉及用于与外侧车镜一起使用的照明标记的低轮廓光学组件。

背景技术

这样的外侧镜是本领域内众所周知的：该外侧镜具有用于示意转向或者提醒驾驶员注意驾驶员盲点中车辆的标记。在系统探测到驾驶员盲点中的车辆或其他物体时，侧盲区警报（SBZA）系统通常使用出现在车辆侧面镜中的图标。在使用中，SBZA使得车辆能够探测到定位在驾驶员难以使用外侧镜直接看到的位置处的其它车辆。

当SBZA系统探测到位于相邻车道的车辆时，系统将照亮驾驶员外侧后视镜上的符号或其它标记。这会提醒驾驶员潜在的碰撞。通常，当驾驶员触发在所探测的车辆方向的转向信号时，盲点警报符号将闪烁，以更好地吸引驾驶员的注意力。否则，信号保持被照亮，直到其它车辆已离开盲区为止。现有技术的图1A、图1B和图1C示出了通常与外侧后视镜一起使用的各种类型的标记。图1A示出了使用定位在镜101A的侧边缘处的三角形符号103A的镜组件100A。三角形标记103A通常与SBZA一起使用，以用于指示车辆盲点区域中被探测到的车辆。

类似地，图1B示出了镜组件100B，其中示出了描绘两个偏离车辆的车辆标记103B，使得一个车辆在盲点区域中位于驾驶员车辆的左后方。车辆标记103B也定位在镜101B的侧面上并且同样结合SBZA使用。最后，图1C是用作转向信号指示器（例如定位在镜101C的边缘处的V形103C）的另一个镜组件100C。当用于这种类型的应用中时，V形103C将与驾驶员外侧镜一起使用，在闪动或照亮的同时示出表达向左转向的标志。这些标记或其它符号通常被切割或刻蚀到镜玻璃中，但是使用微粒和相关应用形成的标记也是可能的。当被触发时，投射到镜元件后方的光将照亮符号或标记，使得其可见以用于提醒驾驶员注意。

已开发各种照明组件以在镜玻璃后方提供标记的照亮。照亮使得标记在日光和黑暗中都可以容易地被驾驶员探测到。由于外侧镜外壳必须限于特定尺寸，因此用于照明符号和其它标记的光学装置变得非常重要，原因是其必须辐射明亮的光同时仍然保持相对较小的尺寸以便配合在预定空间内。

图2是现有技术的横截面图，其中示出了如现有技术中所使用的照明技术。光学模块200包括印刷电路板（PCB）201，印刷电路板（PCB）201具有安装在PCB的一侧上的发光二极管203。光学装置205定位在LED203之前并且用于在朝向标记的特定角度处收集和引导光线。这允许标记对使用者可见。为了保护光学模块中的光学仪器，盖209被用于包绕模块的后部。

光学装置205包括第一透镜表面，第一透镜表面具有围绕折射部分的全内反射器（TIR）部分和宏观光束成形装置(macro beam shaping device)。与将透镜结合到设计中相反，TIR光学材料用于从LED或者其它的照亮装置来获得期望的照亮图案。TIR光学材料是有利的，原因是其能够由尺寸和重量减小的塑料制成。此外，TIR材料能够包围整个光源，以用于减小和/或消除使用光学透镜会发生的光损耗。如图2中所见，TIR光学仪器205使用基于自由形式曲线的旋转表面，例如光收集杯207。TIR光学仪器205也使用其它的光学原理，例如作用为沿期望方向操纵和/或引导光的三次样条（cubic splines）或贝塞尔曲线。

本领域技术人员将认识到，其它的实施例可以使用偏心反射器，以从光源朝向标记反射最大量的光。偏心反射器是这样一种反射器，该反射器在不是反射光学仪器的焦点的点反射光。然而，这些类型的照明组件的缺点是使用偏心反射器和其它光学装置会使照明模块的总体厚度增大。尽管同时使用LED背照亮明技术和偏心反射器能够实现纤薄轮廓设计，但是目前的设计参数通常需要小于9mm的深度或厚度。因此，使用偏心反射器的设计会被限制于这些类型的设计约束不构成问题并且镜能够容纳大尺寸的这种类型的照明组件的应用中。

附图说明

附图中，相同的附图标记遍及单独附图表示相同或功能类似的元件并且与下文的详细描述一起包括在说明书中并且形成说明书的一部分，所述附图用于进一步图示各个实施例并且解释均根据本发明的各个原理和优点。

图1A、1B和1C是现有技术视图，其中示出了与外侧车镜一起使用的标记的各种形式。

图2是现有技术视图，其中示出了使用透镜光学仪器的照明模块的横截面图。

图3是根据本发明的实施例的外侧车镜组件的分解图，其中示出了定位在镜外壳内的各种元件。

图4是具有图3中所示的照明模块的元件的分解图。

图5是如图3中所示的载体板组件的平面图，其中光学模块安装在载体板组件中。

图6是根据本发明的实施例的穿过图5的剖面线VI-VI观察的通板(thru-board)照明模块的侧横截面图。

图7示出了根据本发明的备选实施例的边缘发光照明模块组件的分解图。

图8是穿过图5的线VIII-VIII观察的边缘发光照明模块组件的横截面图。

图9A、图9B和图9C是示出了结合本发明的实施例使用的标记的形式的视图。

本领域技术人员将领会，附图中的元件为了简单和清楚而示出并且不必按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸可以相对于其它元件有所夸大，以有助于改进对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应当观察到，实施例主要存在于与用于与外侧车镜一起使用的低轮廓组件相关的方法步骤和装置部件的组合中。因此，在适当的地方，装置部件和方法步骤已经由传统的符号在附图中示出，其中仅示出了与理解本发明的实施例相关的那些特定细节，以免由于对得益于本文中的描述的本领域普通技术人员而言易于显而易见的细节而模糊本发明。

在本文件中，如第一和第二、顶部和底部等的相关术语可以仅仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”或者其任何其它的变型意在覆盖非排他的包括，使得包括一系列元件的过程、方法、物品、或装置不仅包括那些元件，而是可以包括未明确列出或者对于这种过程、方法、物品、或装置而言固有的其它元件。通过“包括……”而获得的元件在不具有更多限制的情况下不排除在包括该元件的过程、方法、物品、或装置中存在其它相同的元件。

图3是外侧车镜组件的分解图，其中示出了定位在镜外壳内的各种元件。镜组件300包括可以由具有固定反射率的镜面玻璃制成的反射镜元件301或者备选地包括电变色（EC）元件以用于改变镜的反射率。用于从镜元件301的前表面融冰和/或蒸发冷凝或者其它流体的加热元件303定位在镜元件301之后。载体板305定位在加热元件303后方并且用于将镜301和加热器303保持在镜外壳内刚性(rigid)和固定的位置处。如将在本文中更详细地描述的，照明模块307用于提供照明，以用于照亮被切割和/或刻蚀在镜元件301的表面中的各种标记302。标记通常用于车辆的驾驶员辅助功能，其中包括但不限于转向信号、盲区探测、障碍物探测、车道偏离报警（LDW）等。

照明模块307配合在形成于载体组件305内的带侧壁的支架309内。该支架309用于将照明模块307保持在固定位置。在使用中，照明模块307取向成以便允许光线沿向前方向传播穿过加热元件303中的孔311。光接着投射穿过标记302，从而允许刻蚀玻璃具有明亮照亮的光亮，以用于被驾驶员观察到。当闪动状态的完全照亮时，照亮本质上会吸引驾驶员对标记注意。使用线束313和电连接器315在12VDC或更小的车辆电压下对照明模块307供电。电连接器315能够与载体凹槽317一起使用，以用于将电连接器315保持在固定位置。

图4是图3中所示的照明模块的实施例的分解图。照明模块400包括光学装置401，例如透镜光学仪器。如本文中所描述的，透镜光学仪器包括第一透镜表面，第一透镜表面具有围绕折射部分的全内反射器（TIR）部分。透镜光学仪器还包括宏观光束成形装置，宏观光束成形装置被构造成从定位在光学仪器后方的照亮装置同时获得期望的照亮图案和标记照亮。透镜光学仪器401具有一个或多个旋转表面403，以用于以预定图案和/或方向引导光。印刷电路（PC）板405定位在光学装置后方并且包括一个或多个照亮装置407，如LED等。LED能够是透明的、有色的、多色的并且/或者以颜色的各种组合混合，从而照亮标记达到公布的标准或者实现一些期望的照亮效果。

如LED407的照亮装置安装在PC板的朝向光学装置401突出的表面相反的表面上。通过将LED安装在PC板405的背面，LED被插入PC板405中，以便节省总体空间。该构造降低了PCB组件的总体厚度，即，PCB以及安装在其上的部件的厚度而不是安装在不具有通孔的PCB的一侧上的LED厚度。因此，相比如果照亮装置407安装在PC板405的前表面上（例如面向光学装置401的表面），PC板405以及照亮装置407的总体宽度或轮廓更薄。LED可以在PC板405上安装成预定形状或图案，以便使一个或多个LED与光学装置401对准，从而用于在特定位置处向光学装置401提供最大量的光。为了实现标记的期望照亮，LED可以与光学装置401轴向对准或者以使得仅期望量的光传播到光学装置的方式偏置。尽管被示为一种类型的光学装置401，但是对于本领域技术人员显而易见的是，能够使用各种类型的光学仪器以便实现期望的效果。照明模块400还包括盖409，以用于防止污垢或其它碎片与照亮装置407或光学装置401相接触。盖409具有预定形状和附连机构，以便配合到带侧壁的支架或如图5中可见的载体板的其它预定区域内。

图5示出了如在图3中可见的载体组件的前视图。载体组件500包括示为安装在支架503中的照明模块501。线束505示为沿载体板507的下部边缘延伸。电连接器509可以与载体组件500中相应的插座(receptacle)相配合，以用于为照明模块501提供电力。如本文中所描述的载体组件能够用于各种类型的照亮模块，如本文中所描述的通板和边缘照明实施例。

图6是根据本发明的穿过图5的剖面线VI-VI示出的通板照明模块的侧横截面图。照明模块600布置成包括安装于PCB603后侧的一个或多个照亮装置601（例如，LED）。尽管图4中示出了结合了五（5）个LED的设计，但是对于本领域技术人员显而易见的是，多于或少于五个LED的其它设计也是可能的，以用于提供对于特定应用而言独特的期望量的光。备选地，也能够使用其它类型的较小的LED，以提供这个照明应用所需的期望量的光。

PCB603限定了缝隙、开孔或孔，从而允许来自LED的光沿向前方向投射到孔中并且穿过孔。如本文中所描述的，来自LED601的光通过光学装置605（例如TIR光学仪器等）来收集，以用于从LED601获得期望的照亮图案。光学装置605定位成使得其接触或抵接加热元件607的后表面的一部分。镜玻璃609接着定位在加热元件607的前表面上。这允许来自光学装置605的光穿过加热器607的孔610朝向镜玻璃609传播。该光接着用于照亮被切割或刻蚀在镜玻璃609中的标记，该标记提供驾驶员辅助功能。载体基板611的边缘能够通过粘合剂同时与加热器607和镜玻璃609摩擦接合，以用于将组件保持在外壳内的固定位置。

如本文中所描述的，盖613用于防止灰尘和其它碎片进入照明模块，该灰尘和其他碎片可能污染光的色彩或者使可获得来照亮镜玻璃609处的标记的光强度减弱。如能够通过比较图2和图6看到的，图6的PCB603以及连接至其上的部件（例如照亮装置601）能够较薄，具有比现有技术的图2的PCB201和LED203的轮廓更小。这基于被插入到PCB603中并且电连接至PCB603的后侧而不是PCB的前侧的照亮装置601。

图7示出了根据本发明的备选实施例的边缘发光照明模块组件的分解图。照亮模块组件700包括印刷电路板701，印刷电路板701具有安装在其上的一个或多个照亮装置703（例如LED），以用于提供光源。光学增强镜面反射（ESR）膜705定位成邻近LED703，以用于将光从LED703引导至光学装置707中。如本文中所描述的，光学装置707是光导、光导管等并且用于使光线从照亮装置703传播到各个位置。光漫射器709定位成邻近光学装置707并且位于光学装置707前方。光学漫射器709作用为使光线朝向镜玻璃沿向前方向传播或散射。对于本领域技术人员而言应当显而易见的是，多种不同类型的漫射器可以用于这个应用，其中包括但不限于毛玻璃漫射器、Teflon漫射器、全息漫射器、聚合物漫射器、乳色玻璃漫射器和灰色玻璃漫射器。最后，光学亮度增强膜（BEF）在漫射器707的前方使用。BEF作用为沿单一向前方向引导所有的光线，用于随着光朝向标记被投射而有效地增大照明模块组件700的亮度。与第一膜定向成90度的额外的BEF膜能够被可选地使用，以进一步增强强度。最后如本文中所注意到的，盖713用于边缘发光照明模块700的后部，以用于防止灰尘和其它碎片进入组件并且影响光学仪器的操作。

图8是沿图5的线VIII-VIII截取的边缘照明模块组件的横截面图。边缘发光照明模块800包括用于形成光源的照亮装置801，例如一个或多个LED。照亮装置801安装至PCB803，使得LED801向外延伸以抵靠光学装置805的一个侧边缘。光学装置805可以是包括纹理表面的光管、光导管、光导、光纤等，以用于允许来自LED801的光仅使用单一光源而在某个特定距离上传播。对于该边缘发光应用而言，光学装置805是具有纹理表面的光导管，以用于在光导管使用平面元件（例如透明板）形成的位置处漫射光，从而用于在其整个长度上散布光。在该照明应用中，期望选择光管，以用于可控的光泄漏，同时允许光在光学装置中传播。如结合光导管805所使用的照亮装置801提供了相当低的轮廓，原因是光源大体定位成邻近光学装置805，使得这些元件的总体深度都能够保持小于9mm。根据一个实施例，总体深度能够处于大约4mm至8mm的范围内。这相对于现有技术的设计提供了显著优点，原因是边缘照明模块组件能够用在仅有限的空间可用于光源的情况下。

在使用中，逸出光学装置805的光将通过反射表面806反射，反射表面806能够是但不限于白色反射塑料、金属化塑料或光学ESR膜。反射表面806允许最佳量的光沿向前方向被反射，以便使其通过光学漫射器807。如本文中所描述的，漫射器使光线扩散，以便其沿一个方向被引导穿过可选的BEF膜，从而用于增强边缘发光模块800的总体亮度。本领域技术人员还将认识到，第二BFF膜还可以用于在不同平面中引导光。光接着通过形成在加热器元件812内的孔811。通过孔811逸出的光能够接着用于照亮被刻蚀到镜玻璃813中的一个或多个标记。如本文中所描述的，载体板815用于将加热器812和镜玻璃元件813保持在固定位置同时安装在镜外壳中。盖817作用为覆盖照明模块800的背侧，用于防止可能不利地影响光学性能的灰尘或其它碎片进入组件。

图9A、图9B和图9C是示出了根据本发明的各个实施例的能够指示各种车辆功能和驾驶员辅助选项的结合镜玻璃使用的照亮标记和/或图标。图9A示出了具有镜面元件901a的外侧镜900a，其中示出了用于指示各种驾驶员辅助特征的触发和/或通知(annunciation)的图标。信号图标或标记可以成形为三角形903A、星形905B或同时使用二者。类似地，图9B示出了具有镜901B的外侧镜900B，其中呈汽车图标的盲点探测器903B用于通知司机对盲点探测器的触发，以用于指示例如驾驶员盲点中存在车辆或其它物体。次级发声器905B用于向驾驶员指示一些预定驾驶员辅助功能可能已在自测试模式下失效或者具有一些其它类型的功能困难，以提醒驾驶员注意由于不正常工作而不能依赖该装置。图9C是具有镜面元件901C的外侧镜900C，其中同时示出了转向信号903C以及位于镜元件901C的顶部处的通知条905C，以用于指示驾驶员辅助功能的触发。

因此，本发明的一个或多个实施例涉及用于照亮被刻蚀到外侧车辆镜的反射玻璃中的符号或其它标记的光学照明模块。在一个实施例中，描述了通板照明模块，其中一个或多个照亮装置（如LED）被安装在PCB的后表面上。LED使光线传播穿过定位在PCB中的孔，其中光被引导至至少一个TIR光学仪器。该光被引导穿过加热元件中的孔，其中光接着用于照亮被刻蚀在镜玻璃中的符号、字母、数字和/或其它标记。类似地，本发明的另一个实施例使用边缘发光照明技术，其中一个或多个照亮装置（例如LED）定位成邻近光学光导管等的边缘。光然后传播穿过光导管，在此光沿向前方向被反射或折射。光接着通过光学漫射器和光学BEF。一旦光通过加热元件中的孔，则光能够用于照亮被刻蚀在镜玻璃中的符号或其它标记。本发明是优越的在于其能够以低成本制造并且具有小于10mm的轮廓，以用于安装到外侧镜外壳内侧的小腔室中。

在上文的说明书中，已描述了本发明的特定实施例。然而，本领域普通技术人员应当领会，能够在不偏离如下文的权利要求所阐述的本发明的范围的情况下进行各种改型和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性而非限制性意义，并且期望所有的这种改型都被包括在本发明的范围内。可以使得任何益处、优点、或解决方案发生或者变得更明显的益处、优点、对问题的解决方案、以及任何元件都未被构造成权利要求中任何权利要求或全部权利要求的关键的、必需的、或基本的特征。本发明仅仅受到所附权利要求的限制，其中包括在本申请待审期间作出的任何修改以及如所发布的那些权利要求的所有的等同形式。

Claims (27)

1.一种用于外侧车辆镜中的低轮廓光学照明组件，包括：

至少一个光源，所述至少一个光源被安装在印刷电路板（PCB）的一侧上，以便投射光穿过所述PCB中的间隙到达所述PCB的相对侧；

透镜光学装置，所述透镜光学装置定位成邻近至少一个光源，以用于沿预定方向引导来自所述至少一个光源的光；

镜元件，所述镜元件具有至少一个标记；并且

其中通过所述透镜光学装置的光照亮所述至少一个标记。

2.根据权利要求1所述的低轮廓光学照明组件，还包括：

加热元件，所述加热元件定位在所述透镜光学装置与所述镜元件之间，使得来自所述透镜光学装置的光通过所述加热元件中的孔，以用于照亮所述至少一个标记。

3.根据权利要求1所述的低轮廓光学照明组件，其中所述至少一个标记是来自三角形、代表两个相邻车辆的图和转向信号V形的组中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的低轮廓光学照明组件，其中至少所述至少一个光源和TIR光学装置具有处于大约4mm至9mm之间的范围内的深度。

5.根据权利要求1所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记包括用于指示自测试结果的部分。

6.根据权利要求1所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记用于提供驾驶员辅助功能。

7.一种用于外侧车辆镜中的低轮廓光学照明组件，包括：

至少一个光源，所述至少一个光源用于投射光穿过印刷电路板（PCB）中的间隙；

透镜光学装置光源，所述透镜光学装置光源具有处于大约4mm至9mm之间的范围内的尺寸深度并且定位成邻近所述至少一个光源，以用于沿预定方向引导来自所述至少一个光源的光；

镜元件，所述镜元件具有至少一个标记，使得通过所述透镜光学装置的光照亮所述至少一个标记。

8.根据权利要求7所述用于外侧车辆镜中的低轮廓光学照明组件，其中所述至少一个光源安装于印刷电路板（PCB）的一侧。

9.根据权利要求7所述的用于外侧车辆镜中的低轮廓光学照明组件，其中所述透镜光学装置是全内反射器（TIR）。

10.根据权利要求7所述的低轮廓光学照明组件，还包括：

加热元件，所述加热元件定位在所述透镜光学装置与所述镜元件之间，使得来自所述透镜光学装置的光通过所述加热元件中的孔以用于照亮所述至少一个标记。

11.根据权利要求7所述的低轮廓光学照明组件，其中所述至少一个标记是来自三角形、代表两个相邻车辆的图和转向信号V形的组中的至少一个。

12.根据权利要求7所述的低轮廓光学照明组件，其中至少所述至少一个光源和所述TIR光学装置具有处于大约4mm至9mm之间的范围内的深度。

13.根据权利要求7所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记包括用于指示自测试结果的部分。

14.根据权利要求7所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记用于提供驾驶员辅助功能。

15.一种用于与车辆外侧后视镜一起使用的光学照明组件，包括：

印刷电路板（PCB），所述印刷电路板（PCB）具有安装在其上的至少一个光源；

光管，所述光管定位成邻近所述光源以用于使光从所述光源传播；

镜元件，所述镜元件包括至少一个标记；并且

其中从所述光管逸出的光用于照亮所述至少一个标记。

16.根据权利要求15所述的光学照明组件，还包括：

光学漫射器，所述光学漫射器定位在所述光管与所述镜元件之间，以用于使从所述光管逸出的光漫射。

17.根据权利要求15所述的光学照明组件，还包括：

光学亮度增强膜（BEF），所述光学亮度增强膜（BEF）定位在所述光管与所述镜元件之间以用于将光引向所述标记。

18.根据权利要求15所述的光学照明组件，还包括：

加热元件，所述加热元件中具有至少一个孔，以用于允许来自所述光管的光穿过所述孔到达所述镜元件。

19.根据权利要求15所述的低轮廓光学照明组件，还包括：

其中所述至少一个标记是来自三角形、代表两个相邻车辆的图和转向信号V形的组中的至少一个。

20.根据权利要求15所述的低轮廓光学照明组件，其中至少所述PCB、所述至少一个光源、和所述光管具有处于大约2mm至6mm之间的范围内的深度。

21.根据权利要求15所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记包括用于指示自测试结果的部分。

22.根据权利要求15所述的低轮廓光学照明组件，其中所述标记用于提供驾驶员辅助功能。

23.一种与车辆外侧后视镜一起使用的光学照明组件，包括：

印刷电路板（PCB），所述印刷电路板（PCB）上安装有至少一个光源；

光管，所述光管定位成邻近所述光源以用于使光从所述光源传播；

镜元件，所述镜元件包括至少一个标记，所示至少一个标记自所述至少一个光管照亮，以用于向驾驶员示意驾驶员辅助功能；

光学亮度增强膜（BEF），所述光学亮度增强膜（BEF）定位在所述光管与所述镜元件之间以用于将光引向所述标记；并且

其中至少所述PCB、所述至少一个光源、和所述光管具有处于大约2mm到6mm之间的范围内的尺寸深度。

24.根据权利要求23所述的光学照明组件，还包括：

光学漫射器，所述光学漫射器定位在所述光管与所述镜元件之间，以用于使从所述光管逸出的光漫射。

25.根据权利要求23所述的光学照明组件，还包括：

加热元件，所述加热元件中具有至少一个孔，以用于允许来自所述光管的光通过所述孔到达所述镜元件。

26.根据权利要求23所述的光学照明组件，还包括：

其中所述标记包括用于指示自测试结果的至少一个片段。

27.根据权利要求23所述的低轮廓光学照明组件，还包括：

其中所述驾驶员辅助功能包括来自转向信号指示、盲点指示或障碍物探测的组中的至少一个。

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