CN1097698C - 机动车车灯反射镜 - Google Patents

Abstract

一种反射镜的反射台阶包括回转抛物面确定的，且置于相邻的回转抛物面和反射面基面的交线形成的闭合曲线之间。基面包括第一曲面部分和连接到第一曲面部分上的第二曲面部分。第一曲面部分的形状使从反射镜的主光轴上的一点光源发出的光束反射时，其反射光束与主光轴平行。第二曲面部分的形状使从点光源发出的光束反射时，其反射光束沿给定方向漫射。

Description

机动车车灯反射镜

                          技术领域

本发明涉及一种其反射面是由多个环状反射台阶构成的，用于诸如尾灯、停车灯及转弯信号灯的反射镜，及一种制造该反射镜的方法。

                          背景技术

在当今汽车设计中，汽车车体总是制成的圆弧状或流线型，以满足空气动力学的需要及审美设计的要求。在这种发展趋势下，机动车车灯必须是曲线状的以与汽车车体的外型线条相符，或相对于垂直方向倾斜(也就是所说的“倾斜趋向”)。

在这些情况下，车体的形状不可避免地要对灯的反射镜反射表面的形状产生一些影响。因而，不可能继续使用由单个回转抛物面构成的这种过去常用的反射表面的形状。

为了满足位于反射镜前部的前透镜的倾斜趋向，就需要反射镜具有过去一直用在前透镜上的光强分布控制功能。为满足这个需要，已经有了许多方法。典型的一种就是把反射表面制成所谓的“多反射表面”，也就是，它由许多回转抛物面或许多微小的反射面结合起来构成的。

例如，在GB 2262980中公开的反射镜中，反射表面是由以环状方式绕光轴形成的反射台阶组成。为了得到这一反射表面，要形成一个自由曲面(它不能用解析表达式精确地表示)作为反射表面的基面。形成基面的每一个反射台阶的表面是以下述方法形成的，即在反射台阶上的某反射点处的极小反射面的切向量等于在该反射点处极小反射表面的法向量与基面切平面的法向量的外积。为了得到一组在形成反射台阶中用作参照物的闭合曲线，在基面上设定一条参考线，众多的反射点在这条参考线上。在每一个反射点处的极小反射面是根据反射定律获得的如下现象，即从一个光源向反射点发出的光束被反射，之后反射光束与光轴平行。用反射点处极小反射面的法向量与反射点处基面的法向量的外积得到一新向量，用此向量作为确定反射台阶方向的向量。闭合曲线是通过使用样条逼近法来得到的，其中，在光轴周围的反射点处的方向矢量即作为切向量。最后，一组闭合曲线即为在多个注意反射点处的闭合曲线的集合形成的。

作为用作反射面基面的自由曲面的设计自由度是相当高的。正是由于这一点，所形成的基面可以是非常复杂的形状。在这种情况下，在这样的基面上形成反射台阶是很困难的，或者说，在相邻反射台阶间的高度差很突出。进一步说，可能会出现自光源射来的光所达不到的阴影区。

                          发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于机动车车灯的反射镜，它包括一个反射表面，该表面有许多由回转抛物面部分所确定的，且位于相邻的，作为具有不同焦距的一组回转抛物面与一用作反射面的基面的交线的闭合曲线之间的反射台阶，此反射表面的特征在于：

(1)用作反射表面的基面包括一个第一曲面部分和以n次连续性(n＞1)与第一曲面相连的第二曲面部分，

(2)使第一曲面部分具有这样的形状一即当从一个置于反射镜的主光轴上的点光源发出的光束在此第一曲面部分上的一个反射点处被反射时，在那里反射的光束与反射镜的主光轴基本平行，及

(3)使第二曲面部分具有这样的形状-即当从上述点光源发出的光束在此第二曲面部分上的一个反射点处被反射时，从该处反射的光束以某一给定方向漫射。

在本发明中，第二曲面部分被连接到第一曲面部分上，该第一曲面部分在用作反射面的基面上的具有，或相似地具有至少1次连续性形成的回转抛物面形状。因而，沿基面与回转抛物面的交线形成环状反射台阶之间不会产生相邻反射台阶之间的高度差。

                            附图说明

对附图的简要说明如下：

图1为本发明机动车车灯反射镜的正视图；

图2及图3到图8为解释构成本发明反射面方法的简图；

图3为一曲面的水平剖视图，其中，第二曲面部分连续地置于具有，或具有近似回转抛物面形状的第一曲面部分的外侧；

图4为一曲面的水平剖视图，其中，第一曲面部分连续地置于具有近似回转抛物面形状的第二曲面部分的内侧；

图5为一组回转抛物面的简图；

图6为一组作为回转抛物面与基面交线形成闭合曲线的简图；

图7为解释如何形成反射台阶的示意图；

图8为一反射面的正视图和剖视图；

图9为一例反射面上一组闭合曲线的平面示意图；及

图10为本发明一例机动车车灯的垂直剖视图。

                          具体实施方式

下面参考附图，描述本发明机动车车灯反射镜及制造此反射镜的方法。

如图1所示，一些环状反射台阶2形成用于机动车车灯的反射镜1上。在本图中，X轴为主光轴，它沿前后两个方向延伸、且穿过界定出反射台阶的环中心部分3的中心(向前的方向与反射镜1的照明方向相同)。Y轴是与X轴正交的水平轴。Z轴是与X轴和Y轴都正交的一垂直轴。此三个轴所确定的正交坐标的原点为点O。

一个光源元件4被置于反射镜1X轴前方的某一点上。该光源元件4可以是一个灯泡的灯丝或一个放电灯的灯弧。

图2到图8示出如何制成反射镜1的反射表面。

首先，如图2所示，设定一个确定反射面的基本形状的曲面5。该曲面5是通过诸如CAD(计算机辅助设计)系统作为自由曲面来形成。

该曲面5包括两个部分。

第一曲面部分5a具有，或具有近似于回转抛物面的形状，使得由第一曲面部分5a反射的光束与X轴平行。

第二曲面部分5b以n次连续性(n≥1)连接到第一曲面部分5a上，且使之具有这样的形状，即当光束向前移动时，由第二曲面部分5b反射的光束逐渐偏离X轴。这里，术语“n次连续性”意为它的n阶导数是连续的且形状不发生变化。

例如，在图3所示的曲面5的水平剖面曲线6中，位于离X轴很近的一个中心部分6a(在“AC”范围内的曲线部分)基本上是抛物形的。如果一个点光源置于X轴上的点F处，那么从点光源发出的、从中心部分6a的任意点P处反射出的光束7与X轴基本平行。

为了使从点F处发出的光束沿水平方向漫射，与中心部分6a两侧都连续的水平剖面曲线6的周边部分(在区域“AP”以内的曲线部分)6b和6b要比中心部分6a的延长线更接近Y轴。也就是说，如果把点光源置于X轴上的F点处，那么，从点光源发出的、自周边6b和6b上的任意点Q反射的光束8在向前移动时会逐渐偏离X轴。周边部分6b和6b被制成这样的形状，即使得从点Q到X轴的垂足越长，反射光线相对于X轴的角度就越大。

图4示出了与上述相反的另一水平剖面曲线9，其位于远离X轴的周边部分(在区域“AP”之内的曲线部分)9b和9b基本为抛物线形状。如果把一个点光源置于X轴上的点F处，那么，在周边部分9b和9b上的任意点Q处反射的光束10就基本与X轴平行。

位于周边部分9b和9b之间的中心部分9a(在区域“AC”之内的曲线部分)被制成这样的形状，使得它沿水平方向反射或漫射从F点发出的光束。如果把点光源置于X轴上的F点处，那么，在中心部分9a上的任意点P处反射出的光束11就会在穿过X轴后沿水平方向漫射。中心部分9a被形成为这样的形状，使得从点P(除在X轴上的点之外)到X轴的垂足越长，则反射光线相对于X轴的角度就越大。

如上所述，如果点光源置于X轴上，那么，曲面5的第一曲面部分5a为这样的形状，即使得它沿基本平行于X轴的方向反射来自点光源的光束，而与第一曲面部分连续的第二曲面部分5b为这样的形状，使得它沿水平方向反射来自点光源的光束。

如图5所示，制出一组用于确定反射表面性能的回转抛物面12。一些具有公共回转对称轴且焦距不同的回转抛物面12a形成组12。选择这组回转抛物面12a，使得它们在空间中互不相交。回转抛物面12a的焦点位置并不总是互相一致的(例如，焦点可能位于公共回转对称轴上的某一范围内)。

曲面5和一组回转抛物面12的交线13按如图6所示的方式确定。这些交线13的每一条都为闭合曲线或闭合曲线的一部分，且在曲面5上永远不会彼此相交，如果曲面5具有回转对称轴。组成交线13的曲线组的中心位于回转对称轴与曲面5的交点处。

在确定交线13后，由交线形成反射台阶。反射台阶14是由相应的回转抛物面部分确定的，且置于相邻交线之间，如图7所示。

曲面5上交线的正视图由图8的上部分示出，该正视图中沿B-B线的剖面图由图8的下部分示出。在曲面5上的交线被标注为13a，13b，13c，…，其顺序为从闭合曲线15与中心接近的内侧开始到其外侧。这些交线将作为反射台阶的边界线。在此图中，虚线代表回转抛物面组12。反射台阶的形状是这样确定的，即反射台阶14a形成于由交线13a所限定的区域内；反射台阶14b形成于交线13a和13b之间的区域内；反射台阶14c形成于交线13b和13c之间的区域内。反射台阶表面分别为具有不同焦距的回转抛物面部分。从截面看去，如上述形成的反射台阶的反射表面为锯齿或齿状外形。

在用一个CAD系统形成具有上述反射台阶的反射表面及具有这种反射表面的一个反射镜之后，用于制造反射镜模具的CAM(计算机辅助制造)数据可以从反射表面和反射镜中获得。

图9示出了一个用上述方法制成反射面的结构形式的例子，也就是在曲面5上分布闭合曲线的例子。

如图所示，在曲面16中，第一曲面部分16a占据了大部分闭合表面，且从前面看上去基本为矩形，而其上的闭合曲线17则基本为圆形。

位于第一曲面部分16a的左侧的第二曲面部分16b上的闭合曲线18向左伸出且有点变形。

图10为一垂直剖视图，示出本发明机动车车灯的一种反射镜的实例，此反射镜用于汽车的雾灯。

在灯20中，灯的空间23是由向前开口的灯体21(向前的方向与灯20的照明方向一致)和前透镜22确定的。

在反射镜24中，灯体21的内表面可通过诸如铝沉积法进行加工用于反射光。从前面看上去，许多反射台阶24a形成于呈环状的区域中。如图3所示，将反射面的基面以这样的方式形成，使得其中心部分的形状如同回转抛物面，而其周边部分的形状使之能沿水平方向反射光束。

把罩着灯体21的开口的前透镜22牢固地用下述方法连接到灯体21上，即把从前透镜22的后表面的外周边向后伸出的凸件25固定到透镜装配槽26中，并在其间填入密封材料。从前面看上去象网格一样的透镜台阶(如鱼眼透镜台阶)，形成在前透镜22的透镜部分22a上。

一个向后敞开的圆柱部分27从灯体21的后端向后伸出。一灯泡29安装在固定于此圆柱部分27后端的灯泡安装板28上。灯泡29的玻璃罩29a通过灯体21的一个灯泡插入孔30插入到空间23之中，且在那里以如下方式定位，即使在玻璃罩29a中的灯丝31的中心轴沿水平方向延伸，或者沿与主光轴成直角的方向延伸。

从以上描述可以看出，在反射表面的基面上的第一和第二曲面部分之间不会产生高度差。当在基面上形成环状反射台阶时，在相邻反射台阶之间不会产生可见的高度差。因此，可容易地制成反射台阶。自光源射出的光所产生的阴影部分的区域也减小，能更有效地利用反射面。

Claims (7)

1、一种用于机动车车灯的反射镜，所述反射镜有一个主光轴，且包括一个反射表面，所述反射表面包括多个由相应的回转抛物面部分确定的多个反射台阶，且所述反射台阶置于一组具有不同焦距的回转抛物面和用作反射面的基面的交线构成的相邻闭合曲线之间，其中：

(1)用于所述反射面的基面包括一个第一曲面部分和一个以n次连续性(n≥1)连接到所述第一曲面部分的第二曲面部分；

(2)所述第一曲面部分具有这样的形状，即当从一个设置于所述反射镜主光轴上点光源发出的光束在所述第一曲面部分的一个反射点处反射时，从那里反射出的光束的方向与所述反射镜的所述主光轴基本平行；及

(3)所述第二曲面部分具有这样的形状，即当从所述点光源射出的光束在所述第二曲面部分上的一个反射点处反射时，从那里反射出的光束沿某一给定方向漫射。

2、如权利要求1所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述第一曲面与所述光轴最近，且置于所述光轴和所述第二曲面之间。

3、如权利要求2所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述光轴与所述第一曲面相交。

4、如权利要求1所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述第二曲面部分离光轴最近，且置于所述光轴与所述第一曲面之间。

5、如权利要求4所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述光轴与所述第二曲面相交。

6、如权利要求1所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述第一曲面和所述第二曲面基本包括所述反射镜的所述反射面的全部表面。

7、如权利要求1所述的用于机动车车灯的反射镜，其中，所述第二曲面制成这样的形状，使得在所述光轴上的一点到在所述第二曲面上的一点的垂足越长，反射光束相对于所述光轴的角度越大。

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