CN103827699A - 特别地用于机动车辆的包括两个光源和多焦点会聚透镜的光学单元 - Google Patents

特别地用于机动车辆的包括两个光源和多焦点会聚透镜的光学单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学单元，特别是用于光学模块，包括：彼此间隔开的第一和第二发光源；和会聚多焦点透镜，包括至少一个波纹面，该波纹面包括独立的部分，其中的两个部分大致在第一发光源上聚焦，并且另一部分位于这两部分之间并且大致在第二发光源上聚焦。

Description

特别地用于机动车辆的包括两个光源和多焦点会聚透镜的光学单元
技术领域
本发明特别地涉及一种光学单元，特别是用于机动车辆的光学单元。
在汽车工业领域，信号指示和照明功能，诸如日间灯（也称为日间行驶灯或DRL）或方向指示器，分别由不同的光学模块实现。
背景技术
由于体积和视觉外观的原因，在现有技术中存在的解决方案使得能够获得单个光学模块来实现两个不同的光度功能，即，照明和/或信号指示。
文件FR-A-2947325公开具有至少两个发光源的光学装置，每一个发光源实现一个功能，并且具有光导，该光导具有用于从两个光源发出的光线的共同的出射面。
这样的光导需要用于发光源的耦合系统，除了额外的体积和生产难度外，该耦合系统还表现出导致显著光度损耗的缺点。
因此，需要制作一种在保持紧凑和简单的同时使其能够实现两种光度功能的光学单元。
发明内容
根据本发明的目的特别地在于解决上述需要。
因此，本发明的主题是一种光学单元，特别是用于光学模块的光学单元，包括：
-至少一个彼此间隔开的第一和第二发光源，
-至少一个多焦点会聚透镜，包括至少一个波纹面，该波纹面包括至少三个不同部分，其中的两个部分大致在第一发光源上聚焦，并且另一部分定位在这两部分之间并且大致在第二发光源上聚焦。
借助于本发明，能够以简单的方式制造能够产生两种不同的光度功能并且具有较低的体积的光学单元。
在本发明的一个示例性实施例中，所述部分相互成对邻接。
如果合适，所述部分可以通过它们的轮廓的至少一部分相邻。
如果需要的话，该部分一起覆盖波纹面的仅一部分。
优选地，所述部分一起覆盖整个波纹面。
有利地，每个部分在波纹面的整个高度上延伸。
这个特性允许横向地（那就是说，在波纹面的宽度方向中）传播通过波纹面的光的光功率的优势。
术语“宽度”和“横向”被理解为与被包含在含有发光源的发射轴线的平面中并且垂直于所述发射轴线的轴线平行。
术语“高度”和“竖直”被理解为与垂直于包含发光源的发射轴线的平面的轴线平行。
在本发明的示例性优选实施例中，波纹面包括条纹，条纹由两个连续的部分形成，这两个连续部分表现出相互不同的聚焦。
如果适当，条纹的两部分可以在条纹的顶部处邻接。
包含波纹面的每一个条纹的顶部的曲线被称为载体。
有利的是，条纹伪周期性地或周期性地沿着波纹面整体地布置。
例如，条纹周期性地沿波纹面的载体整体地布置。
因此，在第一发光源上聚焦的部分与在第二光源上聚焦的部分交替分布。
在本发明的一个示例性实施例中，条纹的两个部分的尺寸大致相同。
特别地，波纹面的所有部分的尺寸大致相同。
这个特性提供能够基于第一发光源产生光束的优势，所述光束在光束的轴线上的强度与由第二发光源产生的光束的强度大致相同。
作为变形，在一个发光源上聚焦的部分的尺寸与在另一发光源上聚焦的部分的尺寸实质上不相同。
例如，在第一发光源上聚焦的部分的尺寸大致等于在第二发光源上聚焦的部分的尺寸的两倍。
由该单元基于第一发光源的产生的光束因此在光束的轴线上的发光强度是由该单元基于第二发光源产生的光束的发光强度的两倍。
在本发明的一个示例性实施例中，波纹面是全局凹面。
作为变形，波纹面通过沿着引导线曲线扫描所谓的生成曲线而形成。
例如，波纹面是圆柱形的并且具有直的母线和引导线曲线。
如果合适的话，波纹面的引导线可以是连续的并且在其整个长度上可微分，尤其是不会出现任何尖点、跃变或扭结点。
例如，波纹面的引导线是波纹曲线，即具有波纹的曲线，例如凹面和凸面交替的曲线。
如果需要的话，引导线的波纹的幅度依赖于来自一个的发光源的这种波动的距离，尤其是最接近该波动的发光源。
波纹面的载体从而代表一组引导线的波纹幅度。
因此，可以通过修改这个载体的轮廓来控制由该发光源产生的光束的发光强度的传播。
载体可以呈现圆弧状。
作为变体，该载体可以呈现为椭圆弧的形状。
优选地，载体可以呈现双曲弧形。
特别地，随着波纹远离发光源，引导线的波纹幅度逐渐减小。
作为一种变形，引导线的波纹幅度是全局常量。
在本发明示例性实施例中，波纹面的引导线全局地弯曲。
作为一种变形，波纹面的引导线在全局上是直线形的。
有利的是，每一个发光源具有发射轴线，并且波纹面的引导线被包含在平行于由这些发射轴线限定的平面内。
术语“部分的聚焦点”在下文中被理解为，对于被平行于透镜的预定光轴发射的光线所来自的空间的任何点，由透镜折射并到达透镜的这个部分。
一部分因此具有分布在空间中的多个聚焦点，例如，作为焦线或聚焦区。
在本发明的示例性实施例中，透镜的至少一个部分被主要在一个发光源上聚焦。
即，该部分的聚焦点中的至少50％位于这个发光源的表面上。
另有说明，该部分的某些聚焦点位于该发光源的表面的外部。
这个特性允许如下优点：横向传播由这个发光源发出并且通过该部分的光的光功率，并且因而使通过光学单元产生的光束在横向上均匀。
该单元还因此能够增大通过光学单元产生的光束的横向范围，从而例如当该单元被安装在机动车辆中时，增加置于车辆外部的观察者对该光束的觉察区域。
优选地，在一个发光源上聚焦的透镜的部分的整体主要在该发光源上聚焦。
在本发明的示例性实施例中，主要在一个发光源上聚焦的至少一个部分不在另一发光源上聚焦。
也就是说，没有该部分的聚焦点位于其它发光源上。
优选地，主要地在一个发光源上聚焦的部分的整体并不在另一发光源上聚焦。
有利地，所述部分中的至少一个对称地围绕一个发光源的中心聚焦。
也就是说，该部分的一组聚焦点围绕发光源的中心对称地定位。
优选地，在一个发光源上聚焦的部分的整体围绕这个发光源的中心对称地聚焦。
在本发明的另一个示例性实施例中，透镜的部分中的至少一个仅在一个发光源上聚焦。
即，该部分的聚焦点的整体定位在该发光源上。
这个特性提供如下优点：将由这个发光源发出并且在透镜的光轴的方向上通过该部分的光的光功率的几乎全部会聚，并且因而优化由该单元产生的光束的光功率。
优选地，在一个发光源上聚焦的透镜的部分的整体只在这个发光源上聚焦。
在本发明的一个示例性实施例中，波纹面是进入面，用于由发光源发射的光进入到透镜中。
作为变形，波纹面是出射面，用于由发光源发射到透镜的光的射出。
在本发明的一个示例性实施例中，透镜包括第二面，所述第二面是如上面所述的波纹面。
作为变形，透镜包括第二面，该第二面通过沿着引导线曲线扫描所谓的生成曲线形成。
例如，该第二面是圆柱形的并且表现出直的母线和引导线曲线。
如果合适，第二面的引导线可以包含在平面中，所述平面垂直于由该发光源的发射轴线所限定的平面。
这一特性提供如下优点：能够将由发光源发出并且通过透镜的光的光功率一方面在横向上凭借第一面分配和在竖直方向上凭借第二面分配。
作为另一种变形，透镜包括第二面，该第二面是凹的。
在本发明的示例性实施例中，第一和第二发光源中的每一个包括不同的发光二极管的光电发射元件。
在本发明的另一个示例性实施例中，第一和第二发光源包括同一个发光二极管的光电发射元件。
有利地，第一发光源能够发射白色光。
如果合适的话，第二发光源能够发射琥珀色的光。
本发明还涉及一种光学模块，特别是用于照明和/或信号指示装置的光学模块，包括：例如上文所述的至少一个光学单元。
在本发明示例性实施例中，该模块包括至少两个光学单元，用于光从光学单元射出的出射面成对地邻接。
如果需要的话，这两个光学单元制成为单一材料部件。
如果合适的话，光出射面之间的连接以如下方式布置：用于光从光学单元的射出的出射面一起表现出连续的外观。
在光学模块被安装在车辆中时，如可以由置于车辆外部的观察者所欣赏的光学模块的视觉外观因而被改善。
有利地，光学模块能够基于由第一发光源发出的光线产生第一光束，该第一光束实现第一预定调节光度功能的至少一部分，特别是实现第一预定光度功能的全部。
例如，该第一调节光度功能是日间灯，也称为DRL。
如果需要的话，该模块能够基于由第二发光源发出的光线产生第二光束，该第二光束实现第二预定调节光度功能的至少一部分，特别是实现第二预定光度功能的全部。
例如，该第二调节光度功能是方向指示器。
光学模块因此能够产生两个光度功能：日间灯和方向指示器。
本发明还涉及一种照明和/或信号指示装置，特别是用于机动车辆的照明和/或信号指示装置，包括如上文所述的至少一个模块。
在本发明的示例性实施例中，该装置包括用于光学模块的第一和第二发光源的电力供给装置。
如果合适，电力供给装置能够按照所希望的光度功能单独地供给第一发光源或第二发光源。
例如，用于单独的第一发光源的电源供给与“日间灯”功能的发光相对应，和用于单独的第二发光源的电源供给与“方向指示器”功能的发光相对应。
本发明还涉及一种多焦点会聚透镜，特别地用于如上文所述的光学单元的多焦点会聚透镜，该透镜包括至少一个波纹面，波纹面包括至少三个不同的部分，其中两个部分在第一区上聚焦，并且另一个部分位于这两个部分之间并且大致在第二区上聚焦，第一区和第二区是不同的或仅部分地重叠。
附图说明
本发明可以通过阅读本发明的实施的非限制性实施例的以下详细描述和附图而被更好地理解，参照附图如下：
-图1示意性地示出根据本发明的示例性实施方式的光学单元的部分后视图，
-图2示意性示出图1的光学单元的部分剖视图，
-图3至图6示意性地示出根据本发明的实施方式的各种示例的光学单元的部分剖视图，
-图7至图9示意性地示出根据本发明的实施方式的各种示例的光学单元的部分剖视图，
-图10和11分别示意性地示出根据使用多个光学单元的本发明的示例性实施方式的光学单元的部分后视图和端视图，和
-图12和13示意性地和部分地示出沿着透镜的引导线的波纹面的聚焦点的展开的示例。
具体实施例
示于图1中的是光学单元1，包括透镜2和分别地安装在其电子卡上两个发光二极管3和4。
透镜2包括用于光的波纹的进入面5和用于光的出射面6。
波纹面5是圆柱形的，并且具有直的母线10和引导线曲线11。
引导线11是波纹曲线，波纹曲线包含在与包含发光二极管3和4的各自的发射轴线X1和X2的平面P的平行的平面内。
引导线11是全局弯曲的。
引导线11的波纹的幅度随着这些波纹远离二极管3和4而逐渐减小。
波纹面5包括多个条纹7，条纹7的轮廓对应于引导线11。
条纹7与波纹面5的整体重叠，这些条纹7沿着波纹面5周期性地整体地布置。
条纹7在波纹面7的整个高度上延伸。
每一个条纹7包括两个部分8和9，两个部分8和9在条纹的顶部处相交。
这个顶部在两个条纹上图示为部分8和9之间的虚线。为清楚起见，仅在两个条纹上表示。
因此，部分8与部分9沿着波纹面5整体地交替。
部分8在发光二极管3上聚焦且部分9在发光二极管4上聚焦。
出射面6是圆柱形的并且具有直的母线12和引导线曲线13。
出射面6的引导线13包含在垂直于平面P的平面中。
发光二极管3和4在透镜2的方向上分别发射白色光和琥珀色光。
示于图2中的是通过平行于图1中的透镜2的平面P的平面的横截面的一部分。
透镜2具有波纹进入面5、用于光的射出面6和光轴O1，波纹进入面5具有条纹7。
每一个条纹7包括在条纹的顶部处相交的两个部分8和9。
部分8在发光二极管3上聚焦且部分9在发光二极管4上聚焦。
由二极管3朝向透镜2的方向发射的白色光线14到达条纹7的部分8中的一个，并且由这些部分8连续折射并且然后由出射面6平行于光轴O1射出。
由单元2基于这些光线14产生的光束实现日间灯的一部分。
由二极管4朝透镜2的方向发射的琥珀色光线15到达条纹7的部分9中的一个，并且由这些部分9连续折射并且然后由出射面6平行于光轴O1射出。
由单元2基于这些光线15产生的光束实现方向指示器的一部分。
单元2因此能够基于两个不同的光源但是根据同一光轴产生具有不同的光度的两个光束。
表示在图3至图6中的是根据本发明的实施方式的各种实施例的图1的透镜2的其他部分。
在图3中，已经示出主要地在发光二极管3上聚焦的部分16。
也就是说，表示部分16的一组聚焦点的聚焦区17的至少50％位于发光二极管3上。
此外，所述部分16对称地在发光二极管3的中心周围聚焦。
也就是说，聚焦区16在二极管3的中心M的两侧上对称地延伸。
在图4中，已经表示出形成条纹20的两个部分18和19。
所述部分18主要地在发光二极管3上聚焦而没有在发光二极管4上聚焦。
所述部分19主要地在发光二极管4上聚焦而没有在发光二极管3上聚焦。
因此，所述部分18的聚焦区21离开发光二极管4，而部分19的聚焦区22离开发光二极管3。
在图5中表示出类似于图4中的部分18和19的两个部分23和24，如下事实除外：部分23和24的各自聚焦区25和26彼此重叠。
已经在图6中表示出条纹29的两个部分27和28。
部分27的聚焦区30只在发光二极管3上聚焦。
部分28的聚焦区31只在发光二极管4上聚焦。
因此，形成区27和28的聚焦点的整体分别位于发光二极管3和4上。
表示在图7至图9中的是根据三个示例性实施例的分别通过平面P和通过垂直于平面P的平面P'的透镜32的两个横截面，平面P平行于包含发光源的发射轴线的平面。
如图7所示，透镜32包括用于光的波纹进入面33和用于光的出射面34。
波纹面33是圆柱形的，并且通过直的母线38沿着所谓的引导线曲线35的挤压而形成。
波纹面33的引导线35具有全局的圆弧形状。引导线35包括波纹，波纹的幅度由载体36确定。
引导线35的波纹在母线38沿着引导线35移动时形成透镜32的条纹的轮廓。
用于光的射出面34也是圆柱形的，并且通过直的母线37沿着引导线曲线39的挤压而形成。
出射面34的引导线曲线39是没有波纹的椭圆形弧部分，从而形成具有光滑轮廓的出射面34。
如图8所示，透镜32包括用于光的波纹进入面33和用于光的出射面34。
波纹面33通过将母线40沿着引导线曲线41扫描而形成。
波纹面33的引导线41是全局弯曲的波纹曲线。
引导线41的波纹的幅度是恒定的并且由载体42确定。
波纹面33的母线40是没有波纹的圆的一部分。
用于光的射出面34是圆柱形的，并且由直的母线43沿着引导线曲线44的挤压而形成。
出射面34的引导线44是没有波纹的椭圆的一部分。
在图9中，透镜32包括用于光的波纹进入面33和用于光的出射面34。
波纹面33通过将母线曲线45沿着引导线曲线46扫描而形成。
波纹面33的引导线46是全局弯曲的波纹曲线。
引导线46的波纹的幅度由载体47确定，这些波纹在尖点处相交。
生成器45是平滑的椭圆部分。
用于光的出射面34是圆柱形的，并且由直的母线48沿着引导线曲线49的挤压而形成。
引导线49是没有波纹的椭圆的一部分。
根据本发明的一个实施例的光学模块50已经以端视图和后视图表示在图10和图11中。
该光学模块50包括八个光学单元51。
这些光学单元51中的每一个包括透镜52（例如图1中所示出的）和同一发光二极管53的两个光电发射元件，透镜52交替地在这两个光电发射元件上聚焦。
透镜52的一组出射面54具有连续和平滑的视觉外观。
光学模块50能够在方向54上发射光以实现日间灯，并且在方向55上发射光以实现方向指示器。
图1的光学单元的平面P中的横截面的一部分表示在图12中。在这个附图12中观察到的是透镜波纹光进入面的两个部分56和57、用于光的出射面59和两个发光源58。
部分56对应于第一条纹的坡面，部分57对应于第二条纹的倾面，这两个条纹在横坐标x3处的点处相交。
部分56在横坐标x1处的第一条纹的顶点和横坐标x3处的点之间延伸。
部分56具有在横坐标x2处的拐点。
部分57在横坐标x5处的第二条纹的顶点和横坐标x3处的点之间延伸。
部分57具有横坐标x4处的拐点。
在图13中表示的是聚焦点的位置的曲线59，该聚焦点即被由透镜折射成平行于透镜的光轴的光线所被发射来自的点，部分56和57在穿过发光源58的中心F1和F2的轴线F上，作为点M沿着部分56和57的位置的函数，更具体地，作为这个点M的横坐标x的函数。
如图12和图13中所示，点x1的聚焦点位于两个光源58之间，在轴线F上的横坐标O的点处。
当点M在部分56上从点x1行进到x2点时，聚焦点从点O行进到点dfMAX1。
这样，其相继地遇到具有中心F1的光源58的第一边缘dfLED1、光源的中心F1和具有中心F1的光源58的第二边缘dfLED2。
当点M从点x2行进到点x3时，聚焦点从点dfMAX1进行到点O。
这样，其相继地遇到具有中心F1的光源58的第二边缘dfLED2、光源的中心F1和具有中心F1的光源58的第一边缘dfLED1。
当点M移动超过点x3时，这个点M在部分57上行进并且在具有中心F2的光源58的周围完成聚焦。
当点M在部分57上从点x3行进到点x4时，聚焦点从点O行进到点dfMAX2。
当点M在部分57上从点x4行到点x5时，聚焦点从点dfMAX2行进到点O。
当点M超过点x5时，以与对于部分56描述所相同的方式，这个点M在随后部分上行进和在具有中心F1的光源58的周围完成聚焦。

Claims (17)

1.一种光学单元（1），特别是用于光学模块的光学单元，包括：
-彼此间隔开的至少一个第一（3）发光源和至少一个第二（4）发光源，
-至少一个多焦点会聚透镜（2），包括至少一个波纹面，该波纹面（5）包括至少三个不同的部分（8,9），其中的两个部分（8）大致在第一发光源（3）上聚焦，并且另一部分（9）位于这两部分（8）之间并且大致在第二发光源（4）上聚焦。
2.根据前一权利要求所述的光学单元，其特征在于，所述部分（8,9）成对地相互邻接，特别是通过它们的轮廓的至少一部分邻接。
3.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，所述部分（8,9）一起覆盖整个波纹面（5）。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，所述波纹面（5）包括条纹（7），这些条纹由两个相继的部分（8,9）形成，这两个相继的部分表现出相互不同的聚焦。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，在第一发光源（3）上聚焦的部分与在第二发光源（4）上聚焦的部分交替布置。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，所述波纹面（5）通过将母线（10）沿引导线曲线（11）扫描而形成。
7.根据前一权利要求所述的光学单元，其特征在于，每一个所述发光源（3,4）具有发射轴线（X1，X2），并且其特征还在于，波纹面（5）的引导线（11）被包含在与由这些发射轴线（X1，X2）限定的平面（P）平行的平面中。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，所述波纹面（5）是用于由在透镜（2）中发光源（3,4）发出的光的进入面。
9.根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元，其特征在于，所述透镜（2）包括第二面（6），该第二面（6）通过将母线（12）沿着引导线曲线（13）扫描而形成。
10.根据前一权利要求所述的光学单元，其特征在于，所述第二面（6）的引导线（13）被包含在与由发光源上（3,4）的发射轴线限定的平面（P）垂直的平面中。
11.一种光学模块，特别是用于照明和/或信号指示装置的光学模块，包括至少一个根据前述权利要求中任何一项所述的光学单元（1）。
12.根据前一权利要求所述的光学模块，其特征在于，其包括至少两个光学单元（1），用于从光学单元（1）射出的光的射出面（6）成对地邻接。
13.根据权利要求11或12所述的光学模块，其特征在于，用于光从光学单元（1）射出的出射面（6）具有连续的外观。
14.根据权利要求11至13中任何一项所述的光学模块，其特征在于，光学模块能够基于由第一发光源发出的光线产生第一光束，该第一光束用于实现第一预定调节光度功能中的至少一部分，特别是用于实现第一预定光度功能的全部。
15.根据前一权利要求所述的光学模块，其特征在于，光学模块能够基于由第二发光源发出的光线产生第二光束，该第二光束实现第二预定调节光度功能中的至少一部分，特别是用于实现第二预定光度功能的全部。
16.一种照明和/或信号指示装置，特别地用于机动车辆的照明和/或信号指示装置，包括至少一个根据权利要求11至15中任何一项所述的光学模块（50）。
17.一种多焦点会聚透镜，特别是用于根据权利要求1至10中任何一项的光学单元，其特征在于，其包括至少一个波纹面（5），所述波纹面包括至少三个不同的部分（8,9），这些部分中的两个部分（8）在第一区上聚焦，并且另一部分（9）位于这两个部分（8）之间且大致在第二区上聚焦，第一区和第二区是不同的或仅部分地重叠。
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