CN109973930A - 一种车灯近光照明分光反射器、光学装置及汽车前照灯总成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车灯近光照明分光反射器，设置有A、B、C三类光学面，光线由A面进入分光反射器后，有两种路径；一种是，经过B面的反射区反射，由C面射出分光反射器，最后投射到近光照明场中；另一种是，直接由B面的折射区射出分光反射器，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。本发明针对现有车灯存在的，通过光线阻挡控制照明区域照度分布导致光能利用率不高的问题，以及通过在投射透镜上做微小结构导致车灯制造难度大的问题，设计一种能够取代传统车灯的结构。该车灯结构引入了相应的分光反射器，不但能够提高车灯光源的光能利用率，还增加了车灯的设计自由度，能灵活地控制照明光线的投射分布，有利于满足近光照明的要求。
Description
技术领域
本发明涉及车灯照明技术领域。具体地，涉及一种应用于车灯近光照明的分光反射器，基于该分光反射器的光学装置，以及基于该分光反射器与光学装置的汽车前照灯总成。
背景技术
在车灯照明技术领域中，为了满足不同行驶环境下的不同照明条件，目前的照明灯具通常需包括远光照明和近光照明。
就目前的近光灯而言，其主要原理是，利用光学部件将光源发出的光线再次进行分布。通用做法是，在光线传送路径上设置光线阻挡部件，通过对部分光线进行阻挡，进而实现在照明区域形成符合要求的照明图案，即具有符合要求的明暗截止线的照明区域。
上述对光线进行阻挡的方式，能够形成具有明暗截止线的符合照明要求的近光灯照明区域。但是，由于光源发出的光线中，有一部分光线被阻挡，所以在一定程度上造成了光能损失，降低了车灯的光能利用率。
并且，上述光线被阻挡的区域，通过投射透镜的投射，会在近光照明场的明暗截止线上方，形成一个绝对暗区，导致无法满足强制标准。为了达到近光照明场明暗截止线上方微弱照明的标准，通常会在投射透镜上做一些微小结构处理，从而实现使部分光线投射到相关区域的目的，这就对投射透镜的加工精度提出了很高的要求。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有车灯近光照明技术存在的，通过光线阻挡方式控制照明区域照度分布导致光能利用率不高的问题，以及通过在投射透镜上做微小结构处理导致车灯加工制造难度大的问题，设计一种能够取代传统车灯的结构。该车灯结构引入了相应的分光反射器，不但能够提高车灯光源的光能利用率，还增加了车灯的设计自由度，能灵活地控制照明光线的投射分布，有利于满足近光照明的要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种车灯近光照明分光反射器，所述分光反射器上设置有A、B、C三类光学面，A类光学面为光线折射入射面，B类光学面为由反射区与折射出射区组合而成的光线组合面，C类光学面为光线折射出射面；
光线由A类光学面折射进入分光反射器后，有两种行进路径；
一种是，光线经过B类光学面的反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中；
另一种是，光线直接由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。
相比于传统通过阻挡光线来控制照明区域照度分布的方式，本方案不遮挡光线，所有光线均能得到有效利用，从而提高了光能利用率。具体地，本方案通过分光反射器对光线路径进行引导，使光线能够投射到近光照明场中明暗截止线下方的照明区域，进行主要照明。并且，还能将光线引导并投射到近光照明场中明暗截止线上方的照明区域，进行补充照明，从而省去了在投射透镜上做微小结构处理的必要，降低了车灯的制造生产难度。总的来讲，本方案通过分光反射器对光线路径进行调整，能够省去光线阻挡部件及投射透镜微小结构所带来的相应问题，从而有利于满足近光照明要求。
作为分光反射器的优选方案，所述B类光学面的反射区为光学全反射面或镀膜反射面，使入射到B类光学面反射区上的光线，经B类光学面反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器。
在反射区，光线被全部反射，不存在溢出的光线，从而使光线的路径被精准控制。反射区可以通过折射率与入射角度的关系，使入射到反射面的光线发生全反射。另外，还可通过镀反射膜的方式使光线发生全部反射。
作为分光反射器的优选方案，所述B类光学面的折射出射区为面形变化区域或者雾化表面区域，使入射到B类光学面折射出射区上的光线，直接从B类光学面射出射区折射溢出分光反射器。
在折射出射区，光线折射出分光反射器，用于明暗截止线上方的补充照明区域。折射出射区可通过折射率与入射角度的关系设计为相对于反射区的面形变化区域，或者，设计为雾化表面区域，使光线折射出分光反射器。
作为分光反射器的优选方案，所述B类光学面上镀置半反半透膜；使入射到B类光学面上的部分光线，直接从B类光学面上折射溢出分光反射器；另一部分光线经B类光学面反射，由C类光学面折射出分光反射器。
本方案通过在B类光学面上设置半反半透膜的方式，使部分光线被反射，另一部分光线被折射出分光反射器。而折射或出射的光线能量比，根据近光照明要求，采用相应能量比规格的半反半透膜。
作为分光反射器的优选方案，A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线；所述轮廓线经投射透镜投射在近光照明场中的形状，与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
对于传统车灯结构，其明暗截止线由遮挡装置的轮廓所形成，影响光能利用效率。本方案不设置遮挡装置，其明暗截止线为光线入射面与光线反射面的交线所形成的轮廓线。本方案不设置额外的机械装置，具有产品性能稳定、耐用的优点。
作为分光反射器的优选方案，A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线，且A类光学面处设置有遮光装置；所述轮廓线与遮光装置轮廓线共同形成的组合轮廓线，经投射透镜投射在近光照明场中的形状，与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
本方案所采用的遮光装置，不同于传统车灯所采用光线阻挡部件。传统的光线阻挡部件，其轮廓线上方的光线被全部遮挡。本方案的遮光装置仅存在于轮廓线处，用于形成明暗截止线，并不向上延申遮挡光线。
一种车灯近光照明光学装置，包括光源、与光源相配合的反射罩、投射透镜，其特征在于：还包括上述的分光反射器；所述分光反射器位于光源与投射透镜之间，分光反射器的A类光学面位于近光源一侧，C类光学面位于近投射透镜一侧，B类光学面位于上侧；
光源所发出的光线根据路径的不同包括X、Y、Z三类：
X类光线由光源射出，经反射罩反射，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线的下方；
Y类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，在分光反射器中经B类光学面的反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中；
Z类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。
本方案利用上述分光反射器，设计一种近光照明装置，主要利用其三种光线路径。一种是由反射罩反射直接经投射透镜投射到明暗截止线下方的主照明区域。另外两种是，利用上述分光反射器，将光线投射到主照明区域及明暗截止线上方的补充照明或次要照明区域。
作为光学装置的优选方案，所述分光反射器的轮廓线位于距离投射透镜的焦平面±5mm区域内。
作为光学装置的优选方案，所述投射透镜为非轴对称透镜。
作为光学装置的优选方案，所述光源为向上单侧发光光源，所述反射罩位于光源上方。
一种汽车前照灯总成，包括上述的相互匹配的光源、反射罩、分光反射器及投射透镜。
综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：本发明应用于车灯近光照明的分光反射器，基于该分光反射器的光学装置，以及基于该分光反射器与光学装置的汽车前照灯总成，具有光能利用率高，且生产制造难度低的优点。具体地，相比于传统通过阻挡光线来控制照明区域照度分布的方式，本方案不遮挡光线，所有光线均能得到有效利用，从而提高了光能利用率。本方案通过分光反射器对光线路径进行引导，使光线能够投射到近光照明场中明暗截止线下方的照明区域，进行主要照明。另外，还能将光线引导并投射到近光照明场中明暗截止线上方的照明区域，进行补充照明，从而省去了在投射透镜上做微小结构处理的必要，降低了车灯的制造生产难度。总的来讲，本方案通过分光反射器对光线路径进行调整，能够省去光线阻挡部件及投射透镜微小结构所带来的相应问题，从而有利于满足近光照明要求。
附图说明
图1是分光反射器的结构示意图一。
图2是分光反射器的结构示意图二。
图3是分光反射器的光路示意图。
图4是分光反射器另一种实施例的结构示意图。
图5是分光反射器再另一种实施例的结构示意图。
图6是光学装置的结构示意图一。
图7是光学装置的结构示意图二。
图8是光学装置的光路示意图。
附图中部件所对应的标记：1-光源、2-反射罩、3-光学反射器、31-A类光学面、32-B类光学面、321-反射区、322-折射出射区、323-半反半透膜、33-C类光学面、34-轮廓线、35-遮挡装置、4-投射透镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例公开了一种车灯近光照明分光反射器，如图1-3所示，所述分光反射器为可见光透明材质。所述分光反射器上设置有A、B、C三类光学面，A类光学面为光线折射入射面，B类光学面为由反射区与折射出射区组合而成的光线组合面，C类光学面为光线折射出射面；
光线由A类光学面折射进入分光反射器后，有两种行进路径；
一种是，如图3所示，进入分光反射器之后，光线P经过B类光学面的反射区反射，然后由C类光学面折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中。进入分光反射器的该部分光线通过光学反射与折射方式来控制光线的分布。图3中，光线P由左侧入射，由右侧出射。
另一种是，如图3所示，进入分光反射器之后，光线Q直接由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。进入分光反射器的该部分光线只通过光学折射方式来控制光线的分布。图3中，光线Q由左侧入射，由右侧出射。
本实施例采用一种优选方案，以实现光线组合面。具体地，如图1-2所示，本实施例将B类光学面的反射区与折射出射区进行分区域设计。
如图1-2所示，所述B类光学面的反射区为光学全反射面或镀膜反射面，使入射到B类光学面反射区上的光线，经B类光学面反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，最后通过投射透镜投射到近光照明场。针对如何实现光学全反射面，本实施例具体基于分光反射器的折射率，并通过调整反射面与光线的角度来实现。
如图1-2所示，所述B类光学面的折射出射区为相对于反射区的面形变化区域或者雾化表面区域，使光线入射的角度不同，进而使入射进分光反射器的部分光线在B类光学面上不满足光学全反射条件，进而使入射到B类光学面折射出射区上的光线，直接从B类光学面射出射区折射溢出分光反射器，最后通过投射透镜投射到近光照明场。
该分光反射器通过光学折射与光学反射的组合方式来控制光线的分布，以形成近光照明要求中明暗截止线下方的主照明区域，以及明暗截止线上方的次照明区域或补充照明区域。取代了传统通过光线阻挡方式形成近光照明的方案，同时避免了传统方式具有的光能利用率低，以及制造难度大的问题。
实施例2
相比于实施例1中，将B类光学面的反射区与折射出射区进行分区域设计的方式，本实施例通过在B类光学面上镀置半反半透膜的方式，实现光线为具有反射及折射出射功能的组合面。
如图4所示，所述B类光学面上镀置半反半透膜；使入射到B类光学面上的部分光线，直接从B类光学面上折射溢出分光反射器；另一部分光线经B类光学面反射，由C类光学面折射出分光反射器。
本实施例半反半透膜的折射与出射的光线能量比，根据近光照明要求，采用相应能量比规格的半反半透膜。
实施例3
在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提供一种形成车灯近光照明要求中的明暗截止线的实施方式。
如图1-2所示，A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线；本实施例中采用的轮廓线两端平行，中间为45°过渡连接线。所形成的轮廓线经投射透镜投射在近光照明场中的形状，能够与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
实施例4
在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提供另一种形成车灯近光照明要求中的明暗截止线的实施方式。
如图5所示，A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线，该轮廓线为一直线。且A类光学面处设置有遮光装置，遮光装置下边线为直线与45°过渡连接线。所述轮交线廓线与遮光装置轮廓线或下边线共同形成的组合轮廓线，经投射透镜投射在近光照明场中的形状，与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
并且，本实施例的遮光装置上边线与上述交线轮廓线的一侧齐平，使遮挡装置不向上延申，从而能够避免遮挡实施例1或2中被引导至明暗截止线上方，起补充照明作用的那部分光线。
实施例5
本实施例公开了一种车灯近光照明光学装置，如图6-7所示，包括光源、与光源相配合的反射罩、投射透镜，还包括实施例1-4任意一项所述的分光反射器；所述分光反射器位于光源与投射透镜之间，分光反射器的A类光学面位于近光源一侧，C类光学面位于近投射透镜一侧，B类光学面位于上侧；
如图8所示，光源所发出的光线根据路径的不同，本实施例主要利用其X、Y、Z三类光线：
X类光线由光源射出，经反射罩反射，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线下方的主照明区域；
Y类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，在分光反射器中经B类光学面的反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中；
Z类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。
本实施例的近光照明光学装置，仅通过引入的分光反射器，即可对光线路径进行调整，通过光线反射与折射，实现了将光线投射到明暗截止线下方的主照明区域，以及明暗截止线上方的补充照明区域。
当然，光线也可以不经反射罩反射，而直接由光源入射进入分光反射器，但该部分光线效果欠佳，本申请实施例不做详细阐述。
实施例6
在实施例5的基础上，本实施例进行优化设计，如图6-7所示，具体包括如下方面。
所述分光反射器的轮廓线位于距离投射透镜的焦平面±5mm区域内。
所述投射透镜为非轴对称透镜。
所述光源为向上单侧发光光源，所述反射罩位于光源上方。光源的发光区域位于反射罩内部或下方。
实施例7
本实施例公开了一种汽车前照灯总成，包括实施例1-6任意一项所述的相互匹配的光源、反射罩、分光反射器及投射透镜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车灯近光照明分光反射器，其特征在于：所述分光反射器上设置有A、B、C三类光学面，A类光学面为光线折射入射面，B类光学面为由反射区与折射出射区组合而成的光线组合面，C类光学面为光线折射出射面；
光线由A类光学面折射进入分光反射器后，有两种行进路径；
一种是，光线经过B类光学面的反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中；
另一种是，光线直接由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，使光线经投射透镜射出后，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。
2.根据权利要求1所述的车灯近光照明分光反射器，其特征在于：所述B类光学面的反射区为光学全反射面或镀膜反射面，使入射到B类光学面反射区上的光线，经B类光学面反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器；所述B类光学面的折射出射区为面形变化区域或者雾化表面区域，使入射到B类光学面折射出射区上的光线，直接从B类光学面射出射区折射溢出分光反射器。
3.根据权利要求1所述的车灯近光照明分光反射器，其特征在于：所述B类光学面上镀置半反半透膜；使入射到B类光学面上的部分光线，直接从B类光学面上折射溢出分光反射器；另一部分光线经B类光学面反射，由C类光学面折射出分光反射器。
4.根据权利要求1所述的车灯近光照明分光反射器，其特征在于：A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线；所述轮廓线经投射透镜投射在近光照明场中的形状，与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
5.根据权利要求1所述的车灯近光照明分光反射器，其特征在于：A类光学面与B类光学面相交，交线形成一轮廓线，且A类光学面处设置有遮光装置；所述轮廓线与遮光装置轮廓线共同形成的组合轮廓线，经投射透镜投射在近光照明场中的形状，与车灯近光照明要求中的明暗截止线相匹配。
6.一种车灯近光照明光学装置，包括光源、与光源相配合的反射罩、投射透镜，其特征在于：还包括权利要求1-5任意一项所述的分光反射器；所述分光反射器位于光源与投射透镜之间，分光反射器的A类光学面位于近光源一侧，C类光学面位于近投射透镜一侧，B类光学面位于上侧；
光源所发出的光线根据路径的不同包括X、Y、Z三类：
X类光线由光源射出，经反射罩反射，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线的下方；
Y类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，在分光反射器中经B类光学面的反射区反射，由C类光学面折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中；
Z类光线由光源射出，经反射罩反射，由A类光学面折射进入分光反射器，由B类光学面的折射出射区折射出分光反射器，经投射透镜射出，最后投射到近光照明场中明暗截止线的上方。
7.根据权利要求6所述的车灯近光照明光学装置，其特征在于：所述分光反射器的轮廓线位于距离投射透镜的焦平面±5mm区域内。
8.根据权利要求6所述的车灯近光照明光学装置，其特征在于：所述投射透镜为非轴对称透镜。
9.根据权利要求6所述的车灯近光照明光学装置，其特征在于：所述光源为向上单侧发光光源，所述反射罩位于光源上方。
10.一种汽车前照灯总成，其特征在于：包括权利要求1-5、7-9任意一项所述的相互匹配的光源、反射罩、分光反射器及投射透镜。
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