CN105246772A

CN105246772A - 具有激光束的自行车光投影装置

Info

Publication number: CN105246772A
Application number: CN201380060170.2A
Authority: CN
Inventors: M·怀特; E·布鲁克
Original assignee: Smidsy Ltd
Current assignee: Smidsy Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2016-01-13
Also published as: GB201220965D0; AU2017245273A1; US20150274231A1; HK1215415A1; JP2016503366A; CA2897423A1; EP2922744B1; WO2014080168A1; AU2013349430A1; EP2922744A1

Abstract

本发明涉及一种用于车辆上的光投影装置，所述装置包括激光单元和光源，其中所述激光单元包括激光源和图像形成装置，所述图像形成装置被构造为作用于由所述激光源产生的激光，并且将预定的图像投影到使用中的车辆外表面上，并且其中，所述光源在使用时产生可见光束。

Description

具有激光束的自行车光投影装置

本发明涉及光投影装置以及用于光投影装置的安装件。在一个特别的应用中，这种光投影装置可与自行车一起使用。

诸如灯，手电筒以及类似物的光投影装置广泛用于不同应用中是众所周知的。例如在用于自行车的灯的领域中，现在通常使用一个或多个发光二极管(LEDs)来提供用于前灯和后灯的可见光输出。

近来，已提议对于自行车提供附加的安全装置(见GB-B-2490889)，例如象征自行车的图像被投影到自行车前部的地面上，从而可被其他道路使用者容易地看到。该图像可由激光产生。

本发明的一个目的在于改进这样的装置，以便提供具有附加可见光源的集成激光图像投影部件，并且在单一装置内产生激光图像和照明。尽管这种装置与自行车具有特别的关联性，并且在下文中也主要参照自行车用途进行描述，但是应该理解这种装置可以用于其它车辆。

本发明的另一目的是提供一种用于图像产生装置的安全和可靠机构，以防止在该装置从自行车上移除时触发激光源。根据本发明，该目的通过在所述装置内并入霍尔效应(Halleffect)元件来实现。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆上的光投影装置，该装置包括激光单元和光源，其中所述激光单元包括激光源和图像形成装置，所述图像形成装置被构造为作用在由所述激光源产生的激光上，并且将预定的图像投影到使用中的车辆外表面上，并且其中所述光源在使用时产生可见光束。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于将光投影装置附接至自行车的安装件，所述光投影装置包括具有发光装置的光投影单元，用于所述发光装置的电源以及连接在所述发光装置和所述电源之间的磁性开关元件，所述安装件包括用于将所述安装件附接至所述自行车的附接装置，和用于可释放地接收所述光投影单元的接收装置，其中所述安装件还包括磁性部件，这样当所述光投影单元被所述安装件接收时，所述磁性开关元件受到所述磁性部件的磁力影响，并使得电流能够从所述电源流向所述发光装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于自行车上的光投影装置，所述装置包括：光投影单元，所述光投影单元包括发光装置和用于向所述发光装置供电的电源；安装件，所述安装件包括用于将所述安装件附接至所述自行车的附接装置，和用于可释放地接收所述光投影单元的接收装置；其中所述安装件还包括磁性部件，并且所述光投影单元包括连接在所述发光装置和所述电源之间的磁性开关元件，这样当所述光投影单元被所述安装件接收并且所述磁性开关元件受到所述磁性部件的磁力影响时，所述磁性开关元件使得电流能够从所述电源流向所述发光装置，而当所述单元从所述安装件移除时，则断开所述电流。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于自行车上的光投影装置，所述装置包括：光投影单元，所述光投影单元包括发光装置和用于向所述发光装置供电的电源；安装件，所述安装件包括用于将所述安装件附接至所述自行车的附接装置，和用于可释放地接收所述光投影单元的接收装置，其中所述接收装置适于将所述光投影单元接收在相对于所述接收装置的一定角度范围内，这样，由所述装置投影的光的方向可相对于所述自行车选择，所述接收装置还包括用于将所述光投影单元固定在所述选定的角度位置的固定装置。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种用于自行车、摩托车或其他车辆上的光投影装置，用于将光投影到所述车辆的前部，其中所述投影光包括被投影到所述车辆前方路径上的图像。

在任何情况下，所投影的图像可代表所述自行车，以警示其他道路使用者所述车辆的存在，警示其移动方向和/或速度，和/或警示刚发生的或正在发生的危险状况。所述图像例如可以是表示自行车、摩托车或其他车辆的符号。

本发明的光投影装置可包括子组件，在所述子组件内承载有细长的激光源，所述激光源在一细长机架上纵向延伸，所述细长机架承载有作为所述激光源的激励电路的一部分的印刷电路板。一元件对由所述激光源发出的光进行加强，例如通过光学干涉产生衍射，与激光源一起承载在所述机架上。另外，机架可承载例如发光二极管形式的另一个光源，以便在激光源之外发光。

现在将参照附图并通过示例的方式描述本发明，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的光投影装置的上部和后部透视图；

图2示意性地示出了图1中的光投影装置的分解视图；

图3示意性地示出了图1中的光投影装置的纵向断面；

图4示意性地示出了形成图1中的光投影装置的一部分的子组件的分解视图；

图5是用于本发明的一个实施例的开关电路示意图；

图6是根据本发明的另一个实施例的装置的内部部件的示意性分解透视图；

图7是图6的部件的示意性断面图；

图8是与图7类似的示意性断面图，但包括壳体；

图9示意性地示出了用于图6的装置的安装机构；

图10示意性地示出了拆卸状态下的图9的机构；

图11示意性地示出了图6的装置的断面图，其中连接有安装机构；以及

图12a-e以平面图和透视图示意性地示出了图6中的连接在各种位置的装置。

将参照附图进行描述的示例性光投影装置用于自行车上，并且将在下文中描述，但是它具有更广的应用，可类似地用在摩托车或其他车辆上，例如在车辆前方的前向方向，车辆后方的后向方向或者是根据特别的需求在侧向，以提供为安全目的起见的光图像的投影。

参照图1-3，第一实施例的光投影装置包括并且容纳在圆柱形轻合金壳体1内。壳体1的前端部由透明的塑料圆盘2密封，圆顶状的盖3拧在后端部上以便完全封闭和密封壳体1。

在壳体1的上表面的凹部5内设有薄的金属面板4，并且金属面板4上蚀刻有标记，用于显示在对装置内的两种光源进行控制操作时所述金属面板4的可被手指或拇指按压的区域。如图2-4所示，所述两个光源分别由与印刷电路板(PCB)12一起安装在子组件14的细长机架13上的发光二极管(LED)10和激光源模块11提供。

在图4的以分解形式所示的子组件14中，LED10承载在倾斜的镜子15下方的机架14上，所述镜子15用于将来自LED10的光向前反射通过前部的透明圆盘2，从而产生可见光束。激光模块11安装在PCB12下方的机架14上，用于借助于包括固定在孔16上的聚碳酸酯圆盘17形式的衍射光学元件(DOE)的图像形成装置，将从投影孔16发出的相干光束向前引导穿过圆盘2。圆盘17由于光学干涉而将从孔16出来的光衍射为向前投影通过圆盘2的图像。

LED10和激光模块11连接在印刷电路板12的独立电路中，使得LED10通过例如容纳在光投影装置后部的电池18之类的普通电源来供电。用于LED10的激励电路从电池18的一个极19延伸通过串联的印刷电路板12的独立接触开关20和LED10，经由壳体1和盖3“回到”电池18的另一极21。类似地，用于激光模块11的激励电路从电池18的极19延伸经由串联的印刷电路板12的独立接触开关22和模块11，并且经由壳体1和盖3“回到”另一极21。每一个开关20和22具有按钮23，当以顺序步骤按下该按钮23时，所述开关将依次重复以下三种不同的状态：“开”、“闪光”和“关”。

当开关20处于“开”的状态时，LED10的激励电路直接通过开关20闭合，因此LED10连续发光，而当开关20处于“闪光”状态时，激励电路经由PCB12上的独立闪光电路(未示出)完全地通过所述开关20。闪光电路使所述电路间歇地断开(例如开关频率为约3-4Hz)，这样LED10仅可以发出闪光。当开关20处于“关”的状态时，LED10的激励电路被断开，这样LED10不会发出光。

可根据开关22的状态对激光模块11进行类似的操作，即，当开关22处于“开”的状态时，模块11被持续地激励，从而发出由圆盘17施加的图像形式的光，而当开关22处于“闪光”状态时，PCB12上的各闪光电路(未示出)包括在激励电路中，通过开关22使得模块11发出间歇式闪光(例如开关频率为约3-4Hz)。模块11的激励电路在开关22处断开，这样当开关22处于“关”的状态时，不会投影图像。

在所述光投影装置的组装过程中，子组件14从前端部进入到壳体1中，并且随后被圆盘2封闭，开关20和22定位成分别与凹部5内的穿过壳体1的孔24和25对准(见图2)。塑料材料的按钮26和27定位在孔24和25内，分别对接开关20和22的按钮23，并且在凹部5内的孔24和25上还固定有橡胶密封板28。具有蚀刻标记的薄金属面板4结合至板28，当被手指或拇指按压时，将使下方的推压按钮26或27触发相关联的开关20或22的按钮23。

电池18(优选为锂电池)插入到壳体1中，其电极19与PCB12的激励电路接触。盖3随后通过用于防水密封的O形圈29拧到到壳体1上，并且经由壳体1至电池18的极21完成“回路”。在电池18为可充电的情况下，充电准备可借助于通过壳体1和/或盖3的接触连接件(未示出)来实现。

壳体1下方的螺纹孔30帮助将光投影装置安装于自行车(或其他车辆)上的适当安装件上，这将在下文更详细地描述。为安全起见，需要确保激光模块11不会被激励，除非且直至光投影装置完全设置在其安装件上。基于此，例如，安装件可包括磁性元件，例如稀土磁体等，并且光投影装置可包括磁性开关元件，例如与激光模块11的激励电路连接的霍尔效应装置或簧片开关。磁性开关元件的作用在于与PCB12连通，以便在开关22处于“开”或“闪光”状态时受磁体的影响而完成所述电路，上述情形仅发生在所述装置完全设置在安装件上时，否则将保持电路断开，而不管开关22的状态如何。

当光投影装置完全设置到自行车(或其他车辆)上的安装件上后，手指或拇指操作控制面板4触发开关20至其“开”或“闪光”状态，这将使LED10的光照亮车辆的前方路径。对应地，触发开关22将激励激光模块11，从而将由圆盘17的干涉图案确定的图像投影到所述路径中。每一种情况下发出的光根据开关被选择为“开”或“闪光”状态而呈连续或闪光。

可将绳或链穿过盖3的孔31而连接到所述光投影装置。

用于本发明的装置的示例性开关电路图示于图5中。可以看出，磁性开关元件在照明电压Vcc和地线“GND”之间可操作地切换输出信号“Out”。

本发明的另一个实施例示于图6、7和8中，其中图6示意性地示出了所述装置的内部部件的分解图，图7是图6中部件的示意性断面图，图8是与图7类似的图，但是增加了外壳。

如图7所示，大体上与第一实施例的壳体1类似的壳体56用于容纳图6和图7所示的内部部件。这里使用了改进形式的机架40，例如其可以是压铸件，其形状大体上与壳体56的内表面一致。机架40承载PCB41，在该PCB41上至少部分地设置有分别用于激光单元42和LED光源43的激励电路。如同第一实施例那样，PCB41具有用于激光和LED的对应接触开关(未示出)，所述开关如第一实施例那样通过按压壳体56的相应区域例如薄的金属板来操作。

可以看出，激光单元42安装在机架40后部的孔内，而LED光源43和相连的反射镜46，例如抛物面反射镜，容纳在机架40的前端部。贯穿机架的长度从前部延伸到后部的通道44偏离径向中心，并且与激光单元的安装孔连接，使得激光从所述单元穿过机架直至前部。如所述第一实施例那样，保持在通道44的前部的DOE45产生图像。反射镜46和LED光源43借助于端盖47保持在机架40内的适当位置。端盖47包括位于其端部的透明圆盘48，使得来自LED光源43的光和来自单元42的激光从其中穿过。

机架40的下方带有包括例如锂离子电池49的电池模块，绝缘衬50和51分别位于电池49上方和下方。所述电池通过保持板52保持在机架40中，在使用时所述保持板52固定地连接至机架40，并将电池和绝缘衬保持在机架40和保持板52之间。

机架40的后端部设有O形圈53，端盖47也带有可轴向替换的O形圈54和55，以确保壳体56内的水密封装配。

图9-12示意性地示出了用于第二实施例的装置的安装机构。应该即刻注意的是，尽管作为示例，该安装是参照第二实施例来描述的，但是对于第一实施例的装置来说也可以使用非常类似的安装机构，其中只需作极小的改变。

图9示意性地示出了光投影单元的壳体56附接至安装件60。安装件60包括将其附接至自行车的附接装置，该附接装置包括大体上沿圆形路径弯成弧形的突出支架61，支架61的远端通过枢轴63枢转地连接至臂62，该臂62大体上形成与支架61的曲率半径相同的弧度，这种构造设置成当处于闭合状态时，支架61和臂62的内表面大体上限定接收自行车的手把79的闭合圆。支架61和臂62的内表面由柔性的橡胶垫片73覆盖，以提供在手把上的增强的抓握。垫片73被偏压到延伸位置以便在需要时帮助打开臂62。臂62的远端包括用于接收螺栓65的轴的大体上呈C形的卡爪64，所述螺栓65通过螺旋装配在安装件60的主体内，并且在使用时从那里向下延伸。为了将安装件60附接至手把(未示出)，臂62枢转地打开，支架61和臂62围绕手把闭合，以使得卡爪64接收螺栓65的轴，并且螺栓65通过拧入到安装件60内而被固定，以便在需要时通过将螺栓65的头部按压到卡爪64的下方而夹住手把。为了适应一系列直径的手把，可在夹紧之前在臂/支架和手把之间插入一个或多个附加的柔性橡胶垫片(未示出)。为了移除所述安装件，可进行反向过程。应该注意的是，螺栓65无需从安装件60上完全地除去，只需足够地收缩以使得卡爪64能经过其头部即可。

安装件60是模块化的，并且包括单独的接受器，即，具有垂直轴孔的托架杯70，用于在使用时接收装置适配器67的杆66(见图10)，所述装置适配器67半永久性地附接至光投影单元壳体56的下方。适配器67包括具有垂片80的突出片簧杠杆68。当与安装件主体连接时，垂片80与围绕托架杯70的周边延伸的突出边缘69接合，以防止他们之间的相对垂直移动。这种接合可通过手动提起杠杆68使其远离边缘69朝向壳体56和垂片80移动来释放，这样使得杆66可向上滑动并从杯70移出。如图11所示，杯70借助于螺栓71相对于安装件主体锁定。

图10示意性地示出了图9中的安装机构处于部分拆卸的状态，其中杠杆68被提起并且适配器67从杯70移出。在这里可以看出杆66不是圆的，而是具有非对称多边形截面，相应地形成杯70的孔。这意味着，首先，杆66仅能以一种定向接收在所述孔内，其次，一旦被接收，就不能相对地转动。

图11示意性地示出了图9的安装机构的断面图，其中安装件附带地已被紧固而适合相对小直径的手把。首先，可以看出安装件主体包括用于接收和保持橡胶垫片73的相应插塞的套筒74。杯70在其上部延伸区包括磁性部件，例如稀土磁体72。杯70在其下端部接收螺栓71。在螺栓71的头部和杯70之间设有安装件主体的突缘75，以便将螺栓71紧固到杯中，从而使所述杯被牢固地锁定到所述主体。适配器67借助于两个螺栓76、77固定至壳体56，所述螺栓76、77可防止适配器67和壳体56的相对旋转。螺栓76、77如果由金属制成，还能有助于将磁通量从磁体72引导至壳体56。邻近壳体56的下侧并靠近使用中的螺栓76处定位有小的印刷电路板78，该印刷电路板包括形成用于激光单元42的激励电路的一部分的磁性开关元件，例如霍尔效应传感器或簧片开关(未示出)，这样，所述印刷电路板仅在适配器被恰当地接收在杯70中时受磁体72的磁通量的影响。

杯70相对于安装件主体可旋转，使得光投影装置的左右方向可在由杠杆68和安装件主体或手把的接合点所限定的范围内无限调整。通过这种方式，可防止使用某些角度位置，特别是具有后向光投影单元的角度位置，从而避免明确不需要或者危险的位置(例如所述单元向后指向骑行者并向骑行者闪LED或激光)。这示意性地显示于图12a-e，示出了所述装置相对于手把79的五种不同的可能的角度位置。应该理解，由于杯和壳体同步移动，因此无论使用哪个角度位置，螺栓76将保持靠近磁性开关元件。

在使用时，如上所述，安装件首先被夹持到手把。托架杯70被设置于安装件主体中，而杆66被接收并被接合于所述托架杯70中。光投影单元的左右位置可被调整到所需位置，这样所述单元可通过紧固螺栓71而保持在其位置，以便保持杯70相对于所述安装件主体的固定状态。

上述实施例仅仅是示例性的，在本发明范围内的其他可能和替换对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，对于每一个LED和激光单元可设置单独的电源。

尽管所显示的是利用螺栓76将磁通量聚焦至霍尔效应传感器，但也可以使用其他技术，例如其他通量引导部件，或者在使用时可简单地将传感器保持在更靠近磁体的位置，并且相应地选择磁体强度。

Claims

1.一种用于车辆上的光投影装置，所述装置包括激光单元和光源，

其中所述激光单元包括激光源和图像形成装置，所述图像形成装置被构造为作用于由所述激光源产生的激光，并且将预定的图像投影到使用中的车辆外表面上，并且

其中，所述光源在使用时产生可见光束。

2.根据权利要求1所述的装置，包括用于向所述光源和所述激光源供电的共用电源。

3.根据权利要求1所述的装置，包括用于分别向所述光源和所述激光源供电的第一和第二电源。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述激光单元和所述光源包括相应的激励电路，所述激励电路用于从电源向所述激光源或光源供电。

5.根据权利要求4所述的装置，其中用于所述激光单元和所述光源的相应激励电路至少部分地设置在定位于所述装置内的共用印刷电路板上。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述相应的激励电路包括安装在所述印刷电路板上的相应的开关。

7.根据权利要求6所述的装置，包括用于选择性地断开和闭合所述激励电路的磁性开关元件。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述磁性开关元件包括霍尔效应开关元件。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，包括承载所述印刷电路板和所述激光源的机架。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述机架承载所述光源。

11.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述激光源在使用时产生绿色激光。

12.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中所述光源包括LED。

13.根据前述任一项权利要求所述的装置，其用作自行车的前灯，并且所述外表面包括所述自行车前部的道路。

14.根据前述权利要求1-12中任一项所述的装置，其用作自行车的后灯，并且所述外表面包括所述自行车后部的道路。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其中所述预定的图像包括自行车的图像。

16.一种用于将光投影装置附接至自行车的安装件，所述光投影装置包括具有发光装置的光投影单元，用于所述发光装置的电源以及连接在所述发光装置和所述电源之间的磁性开关元件，所述安装件包括用于将所述安装件附接至所述自行车的附接装置，和用于可释放地接收所述光投影单元的接收装置，

其中所述安装件还包括磁性部件，这样当所述光投影单元被所述安装件接收时，所述磁性开关元件受到所述磁性部件的磁力影响，并使得电流能够从所述电源流向所述发光装置。

17.一种用于自行车上的光投影装置，所述装置包括：

光投影单元，所述光投影单元包括发光装置和用于向所述发光装置供电的电源，和

安装件，所述安装件包括用于将所述安装件附接至所述自行车的附接装置，和用于可释放地接收所述光投影单元的接收装置，

其中所述安装件还包括磁性部件，并且所述光投影单元包括连接在所述发光装置和所述电源之间的磁性开关元件，这样当所述光投影单元被所述安装件接收并且所述磁性开关元件受到所述磁性部件的磁力影响时，所述磁性开关元件使得电流能够从所述电源流向所述发光装置，而当所述单元从所述安装件移除时，则断开所述电流。

18.根据权利要求16或17所述的装置，其中所述磁性开关元件包括霍尔效应开关元件。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的装置，其中所述发光装置包括激光源。

20.根据权利要求16-18中任一项所述的装置，其中所述发光装置包括LED。

21.根据权利要求16-18中任一项所述的装置，其中所述发光装置同时包括激光源和LED。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述磁性开关元件连接在所述激光源和所述电源之间，这样当所述光投影单元从所述安装件移除时，流向所述激光源的电流被断开，而流向所述LED的电流被开启。

23.一种用于自行车上的光投影装置，所述装置包括：

其中所述接收装置适于将所述光投影单元接收在相对于所述接收装置的一定角度范围位置内，这样，由所述装置投影的光的方向可相对于所述自行车选择，所述接收装置还包括用于将所述光投影单元固定在所述选定的角度位置的固定装置。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述安装件还包括磁性部件，并且所述光投影单元包括连接在所述发光装置和所述电源之间的磁性开关元件，这样当所述光投影单元被所述安装件接收并且所述磁性开关元件受到所述磁性部件的磁力影响时，所述磁性开关元件使得电流能够从所述电源流向所述发光装置，而当所述单元从所述安装件移除时，则断开所述电流。

25.根据权利要求24所述的装置，其中所述磁性开关元件包括霍尔效应开关元件。

26.根据权利要求23-25中任一项所述的装置，其中所述接收装置包括用于接收所述光投影单元的接收器，所述接收器可相对于所述附接装置旋转。

27.根据权利要求26所述的装置，当权利要求26从属于权利要求24时，其中所述磁性部件限位于所述接收器内。

28.一种光投影装置，大体上参照附图而在此描述。

29.一种安装件，大体上参照附图而在此描述。