CN108716651B - 包括设置有间断面的反射器的光学组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光学模块(10)，特别是用于机动车辆的光学模块(10)，包括：‑光源(20)，发射光线；‑投射光学器件(50)，具有光轴(A)和物方焦点(FL)；‑反射器(30)，包括两个腔体(31，32)，每个腔体包括用于将源自光源(20)的光线朝向投射光学器件(50)反射的反射表面；‑截止装置(40)，设计成遮蔽部分光束，所述截止装置(40)包括横向截止边缘(42)，所述截止边缘布置在投射光学器件(50)的所述物方焦点(FL)处。

Description

包括设置有间断面的反射器的光学组件
技术领域
本发明涉及光学模块的技术领域，特别是用于机动车辆。
背景技术
已知用于机动车辆的光学模块包括光源、反射器和投射透镜。此外，这些光学模块通常包括截止装置，该截止装置包括截止边缘并且特别地允许由投射透镜投射的部分光束被掩蔽。
已知的反射器包括三个腔体，包括沿着投射透镜的光轴布置的中心腔体和横向布置在中心腔体的任一侧上的两个侧向腔体。中心腔体则具有无限远照明功能，而侧向腔体实现照亮道路宽度的功能。
为了提供更大的紧凑性，已知如下所述的光学模块，其中反射器仅包括两个腔体，且每个腔体本身具有两个不同但相关的光学表面并且由间断面(discontinuity)分开。这些光学模块能够提供更大的紧凑性，同时允许实现中心和宽度方向的照明功能。
然而，这些光学模块的缺点之一在于，当投射透镜形成诸如截止边缘之类的尖锐对比度物体的图像时，它们会产生光学像差，特别是色差。这些光学像差具体地由光线穿过投射透镜的上边缘和下边缘附近而产生。这些色差的具体影响是产生模糊或具有闪光轮廓的图像，这会妨碍驾驶员。
发明内容
本发明的目的之一是克服上述问题。为此，本发明提出了一种特别用于机动车辆的光学模块，其包括：
发射光线的光源；
-具有光轴和物方焦点FL的投射光学器件；
-包括两个腔体的反射器，每个腔体均包括用于将源自光源的光线朝向投射光学器件反射的反射表面；
-被设计成遮蔽部分光束的截止装置，截止装置包括横向截止边缘，截止边缘布置在投射光学器件的物方焦点FL处，
-每个腔体布置在包括光轴的轴向平面P′的任一侧上，每个腔体的反射表面被分成腔体的侧向部分和中心部分，每个腔体的中心部分沿着轴向平面P′布置，每个腔体的侧向部分横向地定位成与轴向平面相距一定距离处，每个反射表面具有与光源重合的单一物方焦点，
-其特征在于，每个腔体的侧向部分具有与投射光学器件的物方焦点重合或基本重合的单一像方焦点，以及
-每个腔体的中心部分包括与投射光学器件的物方焦点不同的多个像方焦点，
-腔体被设计成使得由反射器的中心部分反射的光线穿过投射光学器件的中心部分，投射光学器件的中心部分在投射光学器件与平面P′之间的交点附近延伸，
-由反射器的侧向部分反射的光线穿过投射光学器件的横向地定位在投射光学器件中心部分任一侧的两个侧向部分。
根据可以组合或分开采用的本发明的各种实施例：
-腔体的反射表面相对于平面P′对称或基本对称；
-平面P′是纵向垂直平面；
-截止装置是包括反射表面的反射板，该反射表面特别地与横向且垂直于平面P′的轴向平面P重合，该平面P′被设计成朝向投射光学器件反射来自腔体的光线的部分；
-光源具有垂直于平面P的主发射轴线；
-截止装置是设计为阻止光线的一部分朝向投射光学器件的传播的屏蔽件；
-每个腔体的中心部分的像方焦点基本上沿着光轴对齐；
-所述光学模块包括两个光源，每个光源分别地朝向腔体中的一个或另一个发射光束；
-每个腔体的侧向部分和中心部分均具有椭圆形状；
-光学模块被设计成使得经过每个腔的侧向部分的光线在经过投射光学器件之后平行于光轴传播，从而无限远照明，通过每个腔体的中心部分的光线在经过投射光学器件之后沿着不平行于光轴的方向投射，从而横向地照明平面的任一侧。
附图说明
参考附图，通过以下对本发明的至少一个实施例的详细描述，本发明将被更好地理解，并且其进一步的目标、细节、特征和优点将变得更加清楚明显，本发明的至少一个实施例仅通过说明性和非限制性示例提供，其中：
图1是根据本发明的光学模块的穿过光轴的垂直截面的示意图；
图2是根据本发明的光学模块的截止装置、投射光学器件和反射器的水平截面的示意性俯视图；
图3是根据本发明的光学模块的一部分的示意性俯视图；以及
图4是根据本发明的光学模块的投射光学器件的进入面的示意图。
具体实施方式
在下文中，并且以非限制性方式，将采用纵向、垂直和横向方向，其由图中的“L，V，T”三面体显示。垂直方向在此处通过几何参考的方式使用，与重力的方向无关。
本发明涉及一种光学模块10，特别地用于机动车辆。光学模块10例如旨在被安装在机动车辆中以照亮道路。具体地，光学模块10被设计成被组装在机动车辆的前灯中。在这种情况下，光学模块10被设计成产生具有纵向和前方截止(cut-off)以实现例如近光功能的照明光束。
如图1所示，在这种情况下，光学模块10包括光源20、反射器30、截止装置40和投射光学器件50。
在这种情况下，光源20具有主垂直发射轴线S。光源20被设计为朝向反射器30发射光束。以在此未示出的变型的方式，光学模块可以包括多个光源。
反射器30、截止装置40和投射光学器件50沿着由光源20发射的光束的路径基本上依次并且以此顺序布置。
光学模块10被设计为使得由光源20发射的光束被反射器30朝向投射光学器件50反射。
如在图2中具体示出的那样，投射光学器件50具有纵向光轴A，单个物方焦点FL布置在该纵向光轴上。投射光学器件50被设计成被由光源20发射的光束穿过。具体地，穿过投射光学器件50的物方焦点FL的光束平行于光轴A被无限远投射。
在此将投射光学器件50示出为会聚透镜，其具体地包括称为进入面52的第一面和称为出口面54的第二面。光学模块10被设计为使得由光源20发射的光线经由其进入面52进入投射光学器件50并且经由其出口面54离开。
根据未示出的本发明的变形例，投射光学器件由包括多个透镜的物镜形成。
反射器30沿着光源20和投射光学器件50之间的光线的路径布置。反射器30被设计成将来自光源20的光线朝向投射光学器件50反射。
如在图3中具体示出的那样，在这种情况下，反射器30包括两个腔体31和32。两个腔体31和32布置在光轴A的两侧。此外，两个腔体31和32布置在包括光轴A的纵向垂直平面P′的两侧。每个腔体31和32都包括反射表面，该反射表面设计成将来自光源20的光线朝向投射光学器件50反射。每个腔体31和32的反射表面都相对于垂直平面P′大致对称。
要注意的是，在这种情况下，光源20的发射轴线S被包括在平面P′中。光源20被具体地布置成朝向反射器30的腔体31和32的反射表面发射光线。
在这种情况下，反射器30的腔体31和32的两个反射表面连结。腔体31和32也被刚性地相互连接。因此在腔体31和32的反射表面之间存在连结区域300。在这种情况下该连结区域300与平面P′重合。
要注意的是，平面P′大致代表与反射器30对称正交的平面。
在这种情况下，反射器30形成一个并且相同的部件。
每个腔体31，32的反射表面本身都被分成多个部分。具体地，在这种情况下，每个腔体31，32的反射表面包括被称为中心部分的第一部分31a，32a和称为侧向部分的第二部分31b，32b。每个腔体31，32的中心部分31a，32a和侧向部分31b，32b在腔体31，32的区域310，320(也称为间断部310，320)处彼此分别地连结。在这种情况下，间断部310，320沿着每个腔体31，32的侧向部分31b，32b和中心部分31a，2a之间的连续曲线延伸。
每个腔体31，32的中心部分31a，32a在两个腔体31，32之间的上述连结区域300处彼此连结。换句话说，反射器30的腔体31，32在其各自的中心部分31a，32a处彼此连结在一起。
在这种情况下，每个腔体31，32的中心部分31a，32a沿着平面P′布置在所述平面的两侧。应该注意的是，腔体31的中心部分31a和腔体32的中心部分32a相对于平面P′彼此对称。
每个腔体31，32的侧向部分31b，32b各自横向地布置在距离平面P′的一定距离处。因此，每个侧向部分31b，32b从平面P′被相关联的中心部分31a，32a横向地分隔开。应该注意的是，腔体31的侧向部分31b和腔体32的侧向部分32b可以相对于平面P′彼此大致对称。
每个腔体31，32的侧向部分31b，32b和中心部分31a，32a各自都具有不同的光学特性。换句话说，腔体31和32的侧向部分31b，32b被设计成相对于相关联的中心部分31a，32a以不同的方式反射来自光源20的光束。
具体地，在每个腔体31，32中，侧向部分31b，32b具有物方焦点FR和单个像方焦点FR′。在这种情况下，物方焦点FR与光源20重合。对于其部分，像方焦点FR′与投射光学装置50的物方焦点FL大致重合。更具体地说，应该注意的是，特别是为了适应由投射镜片50投射的光束，像方焦点FR′可以相对于物方焦点FL略微横向偏移。
以这种方式，来自光源20并在反射器30的侧向部分31b，32b中的一个或另一个上被反射的光束β1，β2穿过投射光学部件50的物方焦点FL，并且因此在所述光束穿过投射光学器件50之后无限远地(即，平行于光轴A)被投射。
此外，在每个腔体31，32中，中心部分31a，32a包括物方焦点和多个像方焦点。以说明的方式，在这些像方焦点之中，图2中示出了三个像方焦点F1、F2、F3。中心部分31a，32a的物方焦点与侧向部分31b，32b的物方焦点相同，并且在这种情况下与光源20重合。中心部分31a，32a的像方焦点与投射光学部件50的物方焦点FL不同。具体地，在这种情况下，中心部分31a，32a的像方焦点沿光轴A对准或大致对准，并相对于投射光学部件50的物方焦点FL沿光轴A偏移。
以这种方式，来自光源20并且在每个腔体31，32的中心部分31a，32a中的一个上被反射的光线α1，α2不会穿过投射光学器件50的物方焦点FL。在中心部分31a，32a上反射的光线α1，α2因此以相对于光轴A倾斜的方式被投射在投射光学部件50的出口处。此外，中心部分31a，32a以模糊方式无限远成像。
在每个腔体31，32中，反射表面的侧向部分31b，32b和中心部分31a，32a具有不同的形状。
在这种情况下，腔体31，32的中心部分31a，32a和侧向部分31b，32b部分虽然具有不同的形状，但每个部分大致都具有椭圆形部分的形状。换句话说，在这种情况下，同一反射表面的中心部分31a，32a和侧向部分31b，32b各自具有不同形状的椭圆体部分。
此外，如图2具体地所示，腔体31，32的中心部分31a，32a和侧向部分31b，32b各自具有一截面，所述截面垂直于平面P′，该平面的形状为椭圆形部分，或者大致为椭圆形部分的形状。
应该注意，每个反射表面的侧向部分31b，32b可以具有复杂的形状以允许存在多个像方焦点。例如，所述侧向部分被分割成各自具有不同像方焦点的多个椭圆形部分。
在到目前为止所述的示例中，每个腔体31，32都包括两个不同的部分，即中心部分31a，32a和侧向部分31b，32b。以未示出的变形例的方式，每个腔体31，32的反射表面可以被分成至少三个不同的部分，每个所述不同的部分执行不同的照明功能。
在这种情况下，截止装置40是反射板。以未示出的变形例的方式，截止装置可以是屏蔽物。反射板40具体地包括反射表面44，例如反射镜。反射表面44被设计成朝向投射光学器件50反射光线中的已经被反射器30反射的一部分光线。反射表面44部分地由反射板40的截止边缘42界定。
在这种情况下，反射板40的反射表面44是平坦的。反射表面44垂直于反射器的平面P′延伸。具体地，反射表面44被包括在平面P中，平面P包括光轴A并且垂直于平面P′。换句话说，平面P是垂直于平面P′的轴向平面。
截止装置40防止位于光学模块10前方的驾驶员由此被眩目。为此，反射表面44被设计成朝向投射光学器件50的与另一部分相反的一部分偏转来自反射器30的一些光线。此外，反射表面40允许朝向投射光学器件50传播的光束的能量大致加倍。
反射板40布置在光学模块10内，使得截止边缘42布置在投射光学部件50的物方焦点FL处。在这种情况下，截止边缘42穿过投射光学部件50的物方焦点FL。应该注意的是，在这种情况下，截止边缘42是平直的并且垂直于光轴A延伸。截止边缘也垂直于平面P′延伸。
除了截止边缘42的这种布置之外，光学模块10被设计成使得投射光学器件50从截止边缘42无限远地投射图像。
如图4所示，在投射光学器件50的进入面52上限定了多个区域。在这种情况下，具体地，投射光学器件50的进入面52包括中心部分57和横向地布置在中心部分57的两侧上的两个侧向部分56，58。
在这种情况下，投射光学部件50的中心部分57对应于投射光学部件50的位于投射光学部件50的进入面52与平面P′的交点附近的区域。投射光学器件50的中心部分57沿着所述交点大致从投射光学器件50的一个边缘延伸到另一个边缘。
进入面52的两个侧向部分56，58本身对应于投射光学部件50的进入面52的横向地位于中心部分57的两侧的区域。
一方面，反射器30被设计和布置成使得来自光源20并且被反射器30的中心部分31a，32a反射的光线α1，α2随后穿过投射光学器件50的中心部分57。
另一方面，反射器30也被设计成使得来自光源20并由反射器30的侧向部分31b和32b反射的光线β1，β2分别穿过投射光学器件50的侧向部分58和56。
一旦光学模块10安装在机动车辆中，投射光学器件50的光轴A水平延伸。平面P′垂直延伸。对于其部分，平面P水平地延伸。反射表面44水平地延伸。
此外，一旦光学模块10安装在机动车辆中，投射光学器件50的中心部分57沿平面P′垂直延伸。进入面52大致垂直于平面P和平面P′。当从投射光学部件50的进入面52看时，投射光学部件50的侧向部分56和58分别布置在投射光学部件50的中心部分57的左侧和右侧。光源20大致布置在反射器30的反射表面下方。
来自光源20的光线α1，α2穿过反射器30的中心部分31a，32a，然后穿过投射光学器件50的中心部分57，光线α1，α2被设计为在车辆移动时照亮车辆附近的道路的宽度。光线β1，β2穿过反射器30的侧向部分31b和32b，然后分别穿过投射光学部件50的侧向部分58和56，对于其部分，光线β1，β2被设计用于照亮机动车辆的远处和前方。
如前所述，穿过投射光学部件50的侧向部分56和58的光线β1，β2有助于无限远地产生反射板40的截止边缘42的图像。有利的是，这些光线β1，β2然后被合并到在投射光学器件50的出口处产生的光束中，这些光线β1，β2被无限远地投射。这些光线β1，β2穿过投射光学器件50的侧向部分56和58中的一个和另一个，因此允许减小由任何色差引起的视觉阻碍。
换句话说，在投射光学部件50的每个侧向部分56和58处确定会产生色差，但是在光线β1，β2穿过投射光学部件50的所述侧向部分56和58之后，无限远地合并光线β1，β2允许光线β1，β2无限远地叠加，并因此允许减小由色差引起的阻碍。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的光学模块(10)，包括：
光源(20)，所述光源发射光线；
投射光学器件(50)，所述投射光学器件具有光轴(A)和物方焦点(FL)；
反射器(30)，所述反射器包括两个腔体(31，32)，每个腔体都包括用于将源自光源(20)的光线朝向投射光学器件(50)反射的反射表面；
截止装置(40)，所述截止装置被设计成遮蔽所述光线的一部分，所述截止装置(40)包括横向截止边缘(42)，所述横向截止边缘布置在投射光学器件(50)的物方焦点(FL)处；
所述两个腔体(31，32)中的每个都布置在包括所述光轴(A)的轴向平面P′的任一侧，每个腔体(31，32)的反射表面都被分成所述腔体(31，32)的侧向部分(31b，32b)和中心部分(31a，32a)，每个腔体(31，32)的中心部分(31a，32a)沿着所述轴向平面(P′)布置，每个腔体(31，32)的侧向部分(31b，32b)横向地位于距离所述轴向平面(P′)的一距离处，每个反射表面都具有与所述光源(20)重合的单个物方焦点，
其特征在于，每个腔体的侧向部分(31b，32b)具有单个像方焦点(FR′)，所述单个像方焦点(FR′)与投射光学器件(50)的物方焦点(FL)重合或大致重合，以及
每个腔体(31，32)的中心部分(31a，32a)都包括与投射光学器件(50)的物方焦点(FL)不同的多个像方焦点，所述多个像方焦点在光学轴线上位于投射光学器件的物方焦点与投射光学器件之间，
所述两个腔体(31，32)被设计成使得被反射器(30)的中心部分(31a，32a)反射的光线(α1，α2)穿过投射光学器件(50)的中心部分(57)，投射光学器件(50)的中心部分(57)在投射光学器件(50)与所述轴向平面(P′)之间的交点附近延伸，
被反射器(30)的侧向部分(31b，32b)反射的光线(β1，β2)穿过投射光学器件(50)的两个侧向部分(56，58)，所述两个侧向部分(56，58)横向地位于投射光学器件(50)的中心部分(50)的两侧。
2.根据权利要求1所述的光学模块(10)，其中，所述两个腔体(31，32)的反射表面相对于所述轴向平面(P′)对称或大致对称。
3.根据权利要求1或2所述的光学模块(10)，其中，所述截止装置(40)是包括反射表面(44)的反射板，所述反射表面与横向于且垂直于所述轴向平面(P’)的轴向平面(P)重合，所述反射表面被设计成朝向投射光学器件(50)反射来自所述两个腔体(31，32)的光线的部分。
4.根据权利要求3所述的光学模块(10)，其中，所述光源(20)具有垂直于所述轴向平面(P)的主发射轴线(S)。
5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的光学模块(10)，其中，所述截止装置(40)是屏蔽件，所述屏蔽件被设计为阻止光线的一部分朝向投射光学器件(50)传播。
6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的光学模块(10)，其中，每个腔体(31，32)的中心部分(31a，32a)的像方焦点沿着所述光轴(A)大致对准。
7.根据权利要求1、2和4中任一项所述的光学模块(10)，包括两个光源(20)，每个光源(20)都分别朝向所述两个腔体(31，32)中的一个或另一个发射光线。
8.根据权利要求1、2和4中任一项所述的光学模块，其中，每个腔体(31，32)的侧向部分(31b，32b)和中心部分(31a，32a)各自都具有椭圆形形状。
9.根据权利要求1、2和4中任一项所述的光学模块(10)，其中，所述光学模块被设计为使得穿过每个腔体(31，32)的侧向部分(31b，32b)的光线(β1，β2)在穿过投射光学器件(50)之后平行于所述光轴(A)传播以进行无限远照明，且穿过每个腔体(31，32)的中心部分(31a，32a)的光线(α1，α2)在穿过投射光学器件(50)之后沿着不平行于所述光轴(A)的方向被投射以横向照亮所述轴向平面(P′)的任一侧。
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