CN108302481A - 一种机动车的投射光学透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述投射光学透镜包括外侧面和内侧面，所述外侧面和所述内侧面相对设置；其中，所述外侧面为向外凸起的光顺曲面，在所述光顺曲面上设置若干个均布的条纹面，内侧面为平面，光源的光线依次通过内侧面和外侧面后向外射出。本发明的有益效果：在透镜上加了竖条纹面，可以使单个像素之间的光有小角度的水平扩散，使像素之间衔接更均匀。通过条纹扩散之后，像素边缘的像变模糊，蓝边的色散也变得模糊，相对来说就弱化了色散，改善了像素整体配合间的均匀性。
Description
技术领域：
本发明涉及汽车照明的技术领域，更具体地说，涉及一种机动车的投射光学透镜。
背景技术：
在机动车的投射光学透镜中，带有LED按照矩阵式排布的光学模组的汽车前照灯称之为矩阵式大灯。矩阵式大灯一般包括多个矩阵式排列的LED光源；多个准直器组合一起形成一个整体的初级光学件把光线汇聚起来，透过透镜折射出去。初级光学件的出光面由很多准直器的小出光面组合而成，初级光学件的出光面在投射透镜的焦面上，出光面的光通过透镜投射在灯前25m的屏幕上，形成所需的光型。矩阵式排布的LED颗粒有不同的亮度，可以单独控制亮和灭，每个LED对应的准直器形成单独的像素。25m屏幕上整体的光型其实是多个准直器出光面一起组成的整体光型。因为LED颗数有限，亮度分布有跳跃，并非连续地变化，反映到每个像素的亮度也不是相同的，像素与像素之间会有明显的亮暗过渡；
此外，白光的LED主要由黄蓝光组成，经过准直器折射之后，色散问题比较明显，反映到配光屏幕上像素之间也会形成一条条蓝色的色带。
以上的亮度不均以及颜色不均，明显影响了灯光在路面上的均匀性以及道路参与者的舒适性。
如何解决亮度不均以及颜色不均，并提高灯光在路面上的均匀性以及道路参与者的舒适性是目前急需解决的问题。
发明内容：
本发明旨在提出一种机动车的投射光学透镜，其特征在于，投射光学透镜包括外侧面和内侧面，外侧面和所述内侧面相对设置；其中，外侧面为向外凸起的光顺面，在光顺曲面上设置若干个均布的条纹面，内侧面为平面，光源的光线依次通过内侧面和外侧面后向外射出。
在一个实施例中，每个条纹面为内凹或外凸的圆弧曲面。
在一个实施例中，条纹面由竖向或横向的条纹面组成。
在一个实施例中，条纹面由竖向和横向交叉结合排列的条纹面组成。
在一个实施例中，均布的条纹面为连续或间隔排列。
在一个实施例中，条纹面的宽度为1-2mm。
在一个实施例中，投射光学透镜的材料为透明玻璃或透明树脂或透明硅胶。
本发明旨在提出另一种机动车的投射光学透镜的实施例，其特征在于，投射光学透镜包括外侧面和内侧面，外侧面和内侧面相对设置；其中，外侧面为向外凸起的连续的光顺曲面，内侧面上设置若干个均布且内凹的条纹面，光源的光线依次通过内侧面和外侧面后向外射出。
在一个实施例中，投射光学透镜的材料为透明玻璃或透明树脂或透明硅胶。
在一个实施例中，光学透镜的外侧面为平凸透镜或双凸透镜或正弯月凸透镜。
本发明的有益效果是：在透镜上加了竖条纹面，可以使单个像素之间的光有小角度的水平扩散，使像素之间衔接更均匀。通过条纹扩散之后，像素边缘的像变模糊，蓝边的色散也变得模糊，相对来说就弱化了色散，改善了像素整体配合间的均匀性。
另外，在透镜上加了横条纹面，可以使单个像素之间的光有小角度的竖直扩散，使像素之间衔接更均匀。
另外，一般消色散需要使用多个透镜组合，本发明使用的单透镜就解决了色散问题，提供了低成本的矩阵式大灯透镜设计形式，能使像素以很小的角度水平扩大或垂直扩大，使像素锐利的边界变模糊，有利于提高像素衔接的均匀性及弱化色散。
附图说明：
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本发明的一实施例的投射光学透镜的立体图。
图2揭示了根据本发明的一实施例中，对投射光学透镜做横截面后的工作原理示意图。
图3为图2中的A向局部放大后的投射光学透镜工作原理图。
图4揭示了现有技术中一实施例中的普通光学透镜的投影示意图。
图5揭示了根据本发明的一实施例中本发明的投射光学透镜的投影示意图。
具体实施方式：
参考图1并结合图2所示，图1揭示了根据本发明的一实施例的投射光学透镜的立体图。图2揭示了根据本发明的一实施例中，对投射光学透镜做横截面后的工作原理示意图。在本实施例中，投射光学透镜包括外侧面1和内侧面2，外侧面1和内侧面2相对设置；其中，外侧面1为向外凸起的光顺曲面11，在光顺曲面11上设置若干个均布的条纹面12，内侧面2为平面，由光源4射出的光线3依次通过内侧面2和外侧面1后向外射出。
参考图2并结合图3所示，图3为图2中的A向局部放大后的投射光学透镜工作原理图。在本实施例中，透镜的横截面为圆弧状，条状面的宽度为W；在图示中，透镜的条纹面为12，是半径为r的圆6与透镜基面5相交的那一部分，b为整个圆弧的扩散的角度，单边角度为b/2，a为圆弧边缘光线的入射角，h为花纹拱高，H为r-h,透镜折射率为n。
根据折射原理可知：
sin(a+b/2)/sin(a)＝n；
变换可得：tan(a)＝sin(b/2)/[n-cos(b/2)]
a＝arctan{sin(b/2)/[n-cos(b/2)]}
由几何关系可知，
h＝r-H＝(W/2)/sin(a)-(W/2)/tan(a)；
W和b是设计输入，在以上公式中为已知量，进而可以求的角度a和条纹拱高h。
进一步地，每个条纹面为内凹或外凸的圆弧曲面。
进一步地，条纹面由竖向或横向的条纹面组成。
进一步地，条纹面由竖向和横向交叉排列的条纹面组成。
进一步地，均布的条纹面为连续或间隔排列。
进一步地，条纹面的宽度为1～2mm。
进一步地，投射光学透镜的材料为透明玻璃或透明树脂或透明硅胶。
同样可以理解的是，投射光学透镜还可以在透镜的外侧面设置凸起的连续的光顺曲面，在内侧面上设置若干个均布且内凹的条纹面，光源的光线依次通过内侧面和外侧面后向外射出(图中未标注)。
参考图4，图4揭示了现有技术中一实施例中的普通光学透镜的投影示意图。在本实施例中，图4的左侧为发光面4通过透镜在车前25m配光屏幕上的投影，即单像素的投影，宽度约±1゜。多个像素相互矩阵式排列就形成了整体光型。图4的右侧为两个像素排列的图形。图中的曲线为照度的等值线，可以看出，在两个像素之间有明显的暗区，等值线波动较大。
参考图5并结合图4，图5揭示了根据本发明的一实施例中本发明的投射光学透镜的投影示意图。在本实施例中，在透镜的外侧面增加了条纹面。
为了使两个像素之间衔接均匀，考虑让光单边扩散一定的角度，比如1/4的宽度，即0.5度，也就是两个像素之间有0.5度的重叠区域，此重贴区域由两个像素的光同时点亮，能弥补间隔之间的暗区，可以改善亮度不均。条纹面的宽度设置2mm，透镜为玻璃透镜，折射率n＝1.472。
由以上理论推算，b/2＝0.5゜，W/2＝1mm,带入以上公式可得：
h＝0.008mm,r＝54.1mm；
按照计算出的结果，在透镜外表面添加宽2mm,拱高0.008mm的圆弧形竖条花纹竖，相同出光面下进行配光模拟，结果如图5所示。图5左侧为单个像素投影图，宽度约±1.5度，可见单个像素水平方向上有扩散，且中间亮，边缘暗。图5的右侧为两个并列像素叠加的光型，从等值线上可以看出亮度分布均匀。
因为色散的存在，图4左侧单像素的边界呈明显蓝色边界(图中未显示)；通过竖条纹面的扩散，边界的范围增大，亮度降低，蓝色边界相对变得模糊，减弱了色散对整体光型的影响。
以上说明了矩阵式大灯像素的局部，实际上矩阵式大灯会有很多像素叠加，通过这种方法能解决多像素光型叠加的效果。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (10)
1.一种机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述投射光学透镜包括外侧面和内侧面，所述外侧面和所述内侧面相对设置；其中，
所述外侧面为向外凸起的光顺曲面，在所述光顺曲面上设置若干个均布的条纹面，内侧面为平面，光源的光线依次通过内侧面和外侧面后向外射出。
2.根据权利要求1所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，每个所述条纹面为内凹或外凸的圆弧曲面。
3.根据权利要求2所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述条纹面由竖向或横向的条纹面组成。
4.根据权利要求2所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述条纹面由竖向和横向交叉排列的条纹面组成。
5.根据权利要求1所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述均布的条纹面为连续或间隔排列。
6.根据权利要求1所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述条纹面的宽度为1-2mm。
7.根据权利要求1所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述投射光学透镜的材料为透明玻璃或透明树脂或透明硅胶。
8.一种机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述投射光学透镜包括外侧面和内侧面，所述外侧面和所述内侧面相对设置；其中，
所述外侧面为向外凸起的连续的光顺曲面，所述内侧面上设置若干个均布且内凹的条纹面，光源的光线依次通过所述内侧面和所述外侧面后向外射出。
9.根据权利要求8所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述投射光学透镜的材料为透明玻璃或透明树脂或透明硅胶。
10.根据权利要求8所述的机动车的投射光学透镜，其特征在于，所述光学透镜的外侧面为平凸透镜或双凸透镜或正弯月凸透镜。
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