CN109613810A - 一种具有三维立体效果的车灯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有三维立体效果的车灯系统，包括全息胶片、外透镜、反射腔、激光二极管和扩束器，全息胶片设置在外透镜上，反射腔一端设置在全息胶片一侧，扩束器设置在反射腔另一端，激光二极管设置在扩束器后方，通过扩束器，将激光光斑扩大并照射在全息胶片上，利用光的衍射原理，在光线透过外透镜被观察者观察时，在由反射腔构成的空间内呈现具有三维立体效果的图形。通过利用全息投影技术，将三维立体图形透射到观看者眼中。由于全息技术能够完整的记录物体的光强和光相位信息，真正的展示三维的图形。观察者通过不同的角度观察图形，随着观察角度的不同，展现出立体图形不同的面，不受到深度和造型复杂度的限制，可全方位的呈现。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车灯领域，尤其涉及一种具有三维立体效果的车灯系统。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，对于购买外形美观，性能优越汽车的需求也逐渐提高。前卫而充满科技感外观造型往往能够吸引更多客户的眼球，满足客户对汽车外形需求。近年来随着虚拟现实技术的成熟，一系列富有科技感的产品逐渐呈现在人们眼前。在虚无的空中呈现出各种三维立体的产品的外形、复杂的图形，甚至动态的人物形象。人们可以从多个角度观察图像，脱离了原本二维平面显示的限制，更加富有层次感。在汽车照明领域也有相同的发展趋势，各厂家利用具有深度变化的表面，或者平面镜反射成像的原理，展现三维立体的显示效果。如专利公开号为CN104235725A的专利《一种无限循环反射3D效果的汽车尾灯》中，利用两块平行的半透半反材料，通过平面镜反射成像原理实现三维视觉效果。又如专利公开号为CN107869696A的专利《一种纵深多层次效果的汽车尾灯》）中，利用具有阶梯深度变化的表面展示三维的视觉效果。
现有技术中由于受到加工和造型的限制，都无法将很复杂的图形或图案（例如汽车厂家的图标）以三维立体的形式呈现出来。同时图形的纵深往往受到灯体外壳的限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的提供一种具有三维立体效果的车灯系统，通过利用全息投影技术，将三维立体图形透射到观看者眼中。由于全息技术能够完整的记录物体的光强和光相位信息，真正的展示三维的图形。观察者可以通过不同的角度观察图形，并且随着观察角度的不同，展现出立体图形不同的面。不受到深度和造型复杂度的限制，均可全方位的呈现。
本发明提供一种具有三维立体效果的车灯系统，包括全息胶片、外透镜、反射腔、激光二极管和扩束器，所述全息胶片设置在外透镜上，所述反射腔一端设置在全息胶片一侧，扩束器设置在反射腔另一端，所述激光二极管设置在扩束器后方，通过扩束器，将激光光斑扩大并照射在全息胶片上，利用光的衍射原理，在光线透过外透镜被观察者观察时，在由反射腔构成的空间内呈现具有三维立体效果的图形，并且所述图形为虚像，能够实现在不覆盖背景物体的情况下的空间成像，具有很强的空间立体层次感。
进一步改进在于：所述全息胶片通过全息成像记录光学系统制备而成的底片经冲洗后，再由激光掩模复刻法制备而成。
进一步改进在于：所述全息成像记录光学系统包括光学记录系统激光二极管、光学记录系统分束板、光学记录系统物光扩束器、光学记录系统物光平面反射镜、被拍摄物体、光学记录系统参考光扩束器、光学记录系统参考光平面反射镜，所述光学记录系统激光二极管位于光学记录系统分束板后部，光学记录系统物光平面反射镜设置在光学记录系统分束板前方，光学记录系统物光扩束器位于光学记录系统物光平面反射镜与光学记录系统分束板之间，光学记录系统参考光平面反射镜位于光学记录系统分束板下方，光学记录系统参考光扩束器设置在光学记录系统参考光平面反射镜和光学记录系统分束板之间，被拍摄物体位于光学记录系统物光平面反射镜与光学记录系统参考光平面反射镜的光路上，且位于底片后方。
进一步改进在于：所述激光掩模复刻法使用的设备包括紫外线激光器和掩模，紫外线激光照射在由胶片显影后制备成的掩模上；激光透过掩模上透过率较高的区域，透射在全息胶片上，使光敏聚合物层部分区域感光；紫外线激光扫描完全部掩模范围后，即完成了对掩模的复刻。
进一步改进在于：所述全息胶片至少包含三个基本功能层，基本功能层包括基材层，光敏聚合物层和保护层。经过曝光加工后，不需要显影等湿化学处理或热加工后处理。并且容易裁切成各种形状。
进一步改进在于：所述反射腔上设置有反射碗，激光二极管发出的光线由反射腔的反射碗反射，缩短光学系统的深度。
进一步改进在于：所述基材层选用热塑性材料制造，保护层选用透明材料制造，并且保护层涂布有防雾涂层。
使用半导体激光二极管，简称激光二极管，通过扩束器，将激光光斑扩大并照射在全息胶片上，利用光的衍射原理，在光线透过外透镜被观察者观察时，在由反射腔构成的空间内呈现具有三维立体效果的图形。
全息胶片是具有较强挺度的三维薄片，独立设置在外透镜里侧；或者采用全息胶片使用透明粘合剂帖附在玻璃表面，透明塑料表面或外透镜表面；或者采用全息胶片使用模内镶件注塑工艺固定在外透镜里侧。
光敏聚合物层在紫外线激光照射后会促使光敏聚合物的光学透过率提高。
激光二极管发出一束激光，入射到扩束器的入射面。扩束器是一种用于扩大平行输入光束的直径至较大的平行输出光束的光学组件。经过扩束后的光线照射在全息胶片上，此时由于激光束的相干性，会使光线在透过全息胶片的光敏聚合物层时发生衍射现象，进而在入射光线的同侧还原出被记录物体的三维立体图像。观察者透过外透镜需要在对侧观察被记录物体的三维立体图像。其中激光二极管的工作波长需要与底片曝光时所用的激光二极管相同，光线的传播方向与全息胶片的夹角及相对位置需要与全息记录光学系统中的参考光线相同。
采用全息技术成像原理，可以很好的还原被记录物体的三维形状及外观。观察者可以自由的变换观察角度，全息影像会随着观察者的位置变化，真实的展示出被记录物体的各个角度和细节。由于观察者看到的是被记录物体虚像，可不受到空间上的阻挡和限制，都可以在光源同侧看到虚像。
激光二极管发出的光线由反射腔的反射碗反射。进一步缩短了光学系统的深度，可以适应更多的空间布局。
全息胶片至少包含三个基本功能层，基材层，光敏聚合物层和保护层。通过激光掩模曝光的方式，使光敏聚合物层复刻底片上的干涉图样。省去了传统显影等湿化学处理或热加工后处理，更加容易实现批量化生产。并且基材层和保护层的可以很好的隔离氧气和水汽，增强产品的环境稳定性。同时薄膜的形式容易裁切成各种形状，或者帖附在三维造型表面。
基材层材料选用热塑性材料，如PC、PMMA、PET、PA、TAC，及其他设计需求选用的热塑性材料。
保护层表面涂布有防雾涂层。
激光二极管射出的激光入射到分束板被分为物光和参考光。物光通过扩束器后，再经过平面反射镜反射，照射在被拍摄物体的表面。物光在被拍摄物体表面进行漫反射，反射光线照射在底片上。参考光通过扩束器后，再经过平面反射镜反射，照射在底片上。反射光线和参考光在底片上形成光的干涉，干涉图样被记录在底片上。
紫外线激光照射在由底片显影后制备成的掩模上。激光透过掩模上透过率较高的区域，透射在全息胶片上，使光敏聚合物层部分区域感光。感光区域发生化学反应，同时提高了其光学透过率。紫外线激光扫描完全部掩模范围后，即完成了对掩模的复刻。
本发明的有益效果：通过利用全息投影技术，将三维立体图形透射到观看者眼中。由于全息技术能够完整的记录物体的光强和光相位信息，真正的展示三维的图形。观察者可以通过不同的角度观察图形，并且随着观察角度的不同，展现出立体图形不同的面。不受到深度和造型复杂度的限制，均可全方位的呈现。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的全息成像记录光学系统示意图。
图3是本发明的激光掩模复刻法示意图。
图4是本发明的全息胶片分层结构示意图。
图5是本发明的全息成像记录光学系统反射碗结构示意图。
其中：1-全息胶片，2-外透镜，3-反射腔，4-激光二极管，5-扩束器，6-图形，7-底片，8-光学记录系统激光二极管，9-光学记录系统分束板，10-光学记录系统物光扩束器，11-光学记录系统物光平面反射镜，12-被拍摄物体，13-光学记录系统参考光扩束器，14-光学记录系统参考光平面反射镜，15-紫外线激光器，16-掩模，101-基材层，102-光敏聚合物层，103-保护层，301-反射碗。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，本实施例提供一种具有三维立体效果的车灯系统，包括全息胶片1、外透镜2、反射腔3、激光二极管4和扩束器5，所述全息胶片1设置在外透镜2上，所述反射腔3一端设置在全息胶片1一侧，扩束器5设置在反射腔3另一端，所述激光二极管4设置在扩束器5后方，通过扩束器5，将激光光斑扩大并照射在全息胶片1上，利用光的衍射原理，在光线透过外透镜2被观察者观察时，在由反射腔3构成的空间内呈现具有三维立体效果的图形6，并且所述图形6为虚像，能够实现在不覆盖背景物体的情况下的空间成像，具有很强的空间立体层次感。
如图2所示，所述全息胶片1通过全息成像记录光学系统制备而成的底片7经冲洗后，再由激光掩模复刻法制备而成。所述全息成像记录光学系统包括光学记录系统激光二极管8、光学记录系统分束板9、光学记录系统物光扩束器10、光学记录系统物光平面反射镜11、被拍摄物体12、光学记录系统参考光扩束器13、光学记录系统参考光平面反射镜14，所述光学记录系统激光二极管8位于光学记录系统分束板9后部，光学记录系统物光平面反射镜11设置在光学记录系统分束板9前方，光学记录系统物光扩束器10位于光学记录系统物光平面反射镜11与光学记录系统分束板9之间，光学记录系统参考光平面反射镜14位于光学记录系统分束板9下方，光学记录系统参考光扩束器13设置在光学记录系统参考光平面反射镜14和光学记录系统分束板9之间，被拍摄物体12位于光学记录系统物光平面反射镜11与光学记录系统参考光平面反射镜14的光路上，且位于底片7后方。
如图3所示，所述激光掩模复刻法使用的设备包括紫外线激光器15和掩模16，紫外线激光16照射在由胶片1显影后制备成的掩模16上；激光透过掩模16上透过率较高的区域，透射在全息胶片1上，使光敏聚合物层部分区域感光；紫外线激光扫描完全部掩模16范围后，即完成了对掩模16的复刻。
如图4所示，所述全息胶片1至少包含三个基本功能层，基本功能层包括基材层101，光敏聚合物层102和保护层103。
如图5所示，所述反射腔3上设置有反射碗301，激光二极管4发出的光线由反射腔3的反射碗301反射，缩短光学系统的深度。所述基材层101选用热塑性材料制造，保护层103选用透明材料制造，并且保护层103涂布有防雾涂层。
Claims (8)
1.一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：包括全息胶片（1）、外透镜（2）、反射腔（3）、激光二极管（4）和扩束器（5），所述全息胶片（1）设置在外透镜（2）上，所述反射腔（3）一端设置在全息胶片（1）一侧，扩束器（5）设置在反射腔（3）另一端，所述激光二极管（4）设置在扩束器（5）后方，通过扩束器（5），将激光光斑扩大并照射在全息胶片（1）上，利用光的衍射原理，在光线透过外透镜（2）被观察者观察时，在由反射腔（3）构成的空间内呈现具有三维立体效果的图形（6）。
2.如权利要求1所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述全息胶片（1）通过全息成像记录光学系统制备而成的底片（7）经冲洗后，再由激光掩模复刻法制备而成。
3.如权利要求2所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述全息成像记录光学系统包括光学记录系统激光二极管（8）、光学记录系统分束板（9）、光学记录系统物光扩束器（10）、光学记录系统物光平面反射镜（11）、被拍摄物体（12）、光学记录系统参考光扩束器（13）、光学记录系统参考光平面反射镜（14），所述光学记录系统激光二极管（8）位于光学记录系统分束板（9）后部，光学记录系统物光平面反射镜（11）设置在光学记录系统分束板（9）前方，光学记录系统物光扩束器（10）位于光学记录系统物光平面反射镜（11）与光学记录系统分束板（9）之间，光学记录系统参考光平面反射镜（14）位于光学记录系统分束板（9）下方，光学记录系统参考光扩束器（13）设置在光学记录系统参考光平面反射镜（14）和光学记录系统分束板（9）之间，被拍摄物体（12）位于光学记录系统物光平面反射镜（11）与光学记录系统参考光平面反射镜（14）的光路上，且位于底片（7）后方。
4.如权利要求2所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述激光掩模复刻法使用的设备包括紫外线激光器（15）和掩模（16），紫外线激光（16）照射在由全息胶片（1）显影后制备成的掩模（16）上；激光透过掩模（16）上透过率较高的区域，透射在全息胶片（1）上，使光敏聚合物层部分区域感光；紫外线激光扫描完全部掩模（16）范围后，即完成了对掩模（16）的复刻。
5.如权利要求1所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：全息胶片是具有较强挺度的三维薄片，独立设置在外透镜里侧；或者采用全息胶片使用透明粘合剂帖附在玻璃表面，透明塑料表面或外透镜表面；或者采用全息胶片使用模内镶件注塑工艺固定在外透镜里侧。
6.如权利要求1-4所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述全息胶片（1）至少包含三个基本功能层，基本功能层包括基材层（101），光敏聚合物层（102）和保护层（103）。
7.如权利要求1所述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述反射腔（3）上设置有反射碗（301），激光二极管（4）发出的光线由反射腔（3）的反射碗（301）反射，缩短光学系统的深度。
8.如权利要求5述的一种具有三维立体效果的车灯系统，其特征在于：所述基材层（101）选用热塑性材料制造，保护层（103）选用透明材料制造，并且保护层（103）涂布有防雾涂层。
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