CN109990240A - 光学组件、车灯和机动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种光学组件、一种车灯和一种机动车辆。该光学组件包括：至少一个光源模块，配置成发出光束；光图案化装置，配置成在光束的横截面中形成图案；反射器，所述反射器具有入射端、出射端和在入射端与出射端之间延伸的反射壁，其中，经过光图案化装置的光束从入射端射入反射器并从出射端射出反射器，且光束的至少一部分在反射器中被反射壁反射至少一次。

Description

光学组件、车灯和机动车辆

技术领域

本发明涉及一种光学组件、车灯和机动车辆。

背景技术

照明装置和/或信号指示装置广泛应用于各个领域，例如机动车辆，就需要借助车灯来保证安全行驶。而在机动车辆上往往需要各种类型的车灯来实现不同的功能。而随着技术的发展和社会的进步，人们对于光学照明或信号指示设备的要求不再仅仅限于提供照明或信号指示灯的功能。于是，对于光学照明或信号指示装置(例如用于机动车辆的车灯)的个性化的需求越来越多，可能需要提供更为丰富的光束图案和点亮效果。比如，可能期望照明或信号指示光中包含比较丰富的图案以提高美观性和显示度。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学组件，其能够利用相对简单的结构来在出射光束中实现丰富的光学图案。

本发明的目的还在于提供包括上述光学组件的车灯和机动车辆。

本发明的实施例提供了一种光学组件，包括：

至少一个光源模块，配置成发出光束；

光图案化装置，配置成在光束的横截面中形成图案；

反射器，所述反射器具有入射端、出射端和在入射端与出射端之间延伸的反射壁，

其中，经过光图案化装置的光束从入射端射入反射器并从出射端射出反射器，且光束的至少一部分在反射器中被反射壁反射至少一次。

在一实施例中，射入反射器的所述光束具有第一光束部分和第二光束部分，所述第一光束部分设置成避开反射壁直接从出射端射出，所述第二光束部分被反射壁反射后从出射端射出，所述第一光束部分和第二光束部分在从反射器射出后在空间位置上相互偏移。

在一实施例中，所述第二光束部分包括两个或更多个子光束部分，所述两个或更多个子光束部分沿着不同的反射路径被反射壁反射且在从反射器射出后在空间位置上相互偏移。

在一实施例中，所述光束的一部分在反射器中被反射壁反射多次。

在一实施例中，所述光图案化装置是能够相对于反射器旋转的。

在一实施例中，所述光图案化装置具有遮光部件，所述遮光部件能够部分地遮挡光束以在光束的横截面中形成图案。

在一实施例中，所述光学组件还包括旋转装置，其中，所述光图案化装置具有壳体，所述遮光部件位于壳体的一端且旋转装置与壳体的另一端连接以驱动所述光图案化装置旋转，所述光源模块容装在所述壳体中。

在一实施例中，所述反射器的入射端的端口面积小于出射端的端口面积。

在一实施例中，所述反射器的横截面面积从入射端向出射端逐渐增加。

在一实施例中，所述反射器具有由反射壁围成的空腔或具有实心结构。

在一实施例中，所述光源模块包括面光源。

在一实施例中，所述光源模块包括发光部件和准直器，所述准直器用于对从发光部件发出的光进行准直。

在一实施例中，所述准直器的出光侧设有光扩散结构。

在一实施例中，所述光扩散结构包括多个凸起。

在一实施例中，所述光源模块还包括印刷电路板，所述发光部件设置于所述印刷电路板上。

在一实施例中，所述光源模块射出的光束的发散角在30度至60度之间。

本发明的实施例该提供了一种车灯，包括至少一个如上述实施例中任一个所述的光学组件。

在一实施例中，所述车灯包括并排布置的多个如上述实施例中任一个所述的光学组件，至少两个光学组件的反射器的出射端均朝向同一方向以形成组合图案。

本发明的实施例还提供了一种机动车辆，包括如上述任一实施例所述的光学组件或车灯。

如本发明的上述至少一个实施例中所述的光学组件，通过光图案化形成装置和反射器的组合设计，能够利用简单的结构来生成复杂的光学图案。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的立体图；

图2示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的分解立体图；

图3示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的正视图；

图4和图5分别示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的出射光束的示例；

图6a和图6b分别示意性地示出根据本发明的另一实施例的光学组件的立体图和正视图；

图7示意性地示出根据本发明的又一实施例的光学组件的正视图；

图8示意性地示出根据本发明的再一实施例的光学组件的正视图；

图9示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件中的面光源、光图案化装置和旋转装置的详细视图；

图10示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件中的发光部件、准直器、印刷电路板、光图案化装置和旋转装置的详细视图；

图11示意性地示出如图10所示的准直器的出光侧的视图；

图12示意性地示出准直器对光束的作用原理；以及

图13和14示意性地示出多个光学组件的排布示例。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

图1和图2分别示意性地示出了根据本发明的一实施例的一种光学组件100的立体图和分解图。在该实施例中，该光学组件100包括：光源模块10、光图案化装置20和反射器30。从光源模块10发出的光束11照射到光图案化装置20。在光图案化装置20的作用下，光束11的横截面中可以形成任意图案，例如十字形图案、三角形图案、丁字形图案等等。反射器30具有入射端31、出射端32和反射壁33。入射端31接收经过光图案化装置20的光束11，出射端32用于射出光束。反射壁33在入射端31与出射端32之间延伸，用于对进入反射器30的光束11的至少一部分进行反射。由于光图案化装置20的作用，进入反射器30的光束11本身已经具有图案。反射器30的作用在于将光束11本身已经具有图案进行扩展。图2示意性地给出了反射壁33对于光束11的反射路径的示例，但本发明的实施例不限于此。

在一个示例中，光束11的一部分(可称为第一光束部分)的光路避开了反射壁33，即没有被反射壁33反射而直接从出射端32射出反射器30，而光束11的另一部分(可称为第二光束部分)在被反射壁33反射后从反射器的出射端32射出。图4示意性地示出了光束11的上述不同部分从反射器出射后的一种示例。在图4中，中间的图案表示未经反射壁33反射的第一光束部分111，其具有与由光图案化装置20所形成的图案(十字形)。图4中分布在第一光束部分111周围的是经过反射壁33反射的第二光束部分112。在该示例中，第二光束部分112也具有由光图案化装置20所形成的图案，但由于反射壁33的反射作用，其图案的方向不一定与第一光束部分111中的图案方向相同。在图4中可以看出，第一光束部分111和第二光束部分112在从反射器30射出后在空间位置上并不是完全重合的，而是相互偏移的。这意味着，从反射器33出射的光束中的图案不再仅仅是由光图案化装置20所生成的图案，而是由以由光图案化装置20所生成的图案为基础产生的多个图案叠加而成的图形。也就是说，反射器30实际上对于光束进行了进一步的图案化，以由光图案化装置20所生成的相对简单的图案为基础生成了更为复杂的图案。这对于提高视觉效果是很有帮助的。

在图4的示例中，第二光束部分112包括了围绕第一光束部分111的三个部分。这三个部分可以分别称之为第一子光束部分113、第二子光束部分114和第三子光束部分115。图4中的图案的示例对应于反射器30为正三棱台形状的情形。在该情形中，反射器30具有三个反射壁，第一子光束部分113是第二光束部分112中被其中一个反射壁反射一次就从出射端32出射的部分，第二子光束部分114是第二光束部分112中被另一个反射壁反射一次就从出射端32出射的部分，而第三子光束部分115是第二光束部分112中被第三个反射壁反射一次就从出射端32出射的部分。而第一子光束部分113、第二子光束部分114和第三子光束部分115在从反射器30射出后在空间位置上也是相互偏移的，而不是完全重合的。这就意味着，不同的反射壁对于不同的子光束部分的反射也可以进一步扩展从反射器30出射的光束的图案，这可以使得从反射器30出射的光束中的图案更为丰富。

图5示出了示意性地示出了光束11的上述不同部分从反射器出射后的图案的另一种示例。在图5中，第二光束部分112中还包含了被反射壁多次反射的子光束部分116、117，其可以使从反射器30出射的光束中的图案更加丰富。由于反射器30的反射作用，经过光图案化装置20图案化的光束的不同部分可以沿着不同的反射路径(例如被不同的反射壁反射、被反射不同的次数)被反射壁反射，从而在从反射器30出射后形成更加复杂的图案，从而提升了视觉效果。

虽然在图4和图5中示出了被反射壁反射的第二光束部分112具有特定数量的部分，但是本发明的实施例不限于此，第二光束部分112可以具有任意数量的部分，例如其可以仅具有两个子光束部分，也可以具有几个、十几个、几十个、甚至上百个沿着不同的反射路径被反射壁所反射的部分，以形成所需的图案。这可以通过对于反射壁的数量和结构的设计和调整来实现。作为示例，沿着不同的反射路径被反射壁所反射的子光束部分在离开反射器30之后可以在空间中完全分离，也可以部分重叠或交织以形成更复杂的图案。作为示例，进入反射器30的光束11的一部分可以在反射器30中被反射壁33反射多次。反射次数的增加往往有利于提高图案的复杂性。

在图1至图3示出的示例中，反射器30具有棱柱状外形和三角形的横截面形状，其中布置有三个反射壁，但本发明的实施例不限于此，反射器30还可以具有其它的形状，例如，在图6a和图6b所示的示例性的光学组件200中，反射器30可以具有圆台状外形和圆形的横截面形状；在图7所示的示例性的光学组件300中，反射器30可以具有方形的横截面形状，其中布置有四个反射壁；在图8所示的示例性的光学组件400中，反射器30可以具有六边形的横截面形状，其中布置有六个反射壁。作为示例，反射器30的横截面形状可以是圆形、正多边形等中心对称的形状，有利于在从反射器30出射的光束中形成均匀对称的图案，然而，也可以是非对称形状，以形成特异图案。作为示例，反射壁33可以通过设置反射层(例如金属反射层)或全反射方式来实现对于各个子光束部分的反射。

在一示例中，所述光图案化装置20是能够相对于反射器30旋转的。所述光图案化装置20的旋转，可以导致光束11中的图案产生变化。以图1至图3的示例为例，光图案化装置20在光束11中形成的图案为十字形，于是，当光图案化装置20相对于反射器30旋转时，光束11中的十字形图案将也会随之旋转，于是可以形成动态的图案。如前所述，反射器30出射的光束中的图案是以由光图案化装置20所形成的图案为基础形成的。因此，当光图案化装置20相对于反射器30旋转时，从反射器30出射的各个光束部分中的图案也会产生相应的旋转，从而导致从反射器30出射的整体图案的动态变化以提高显示效果。需要说明的是，从反射器30出射的整体图案将不会围绕一个轴线进行整体旋转，而是多个局部围绕自己的旋转轴线旋转，这往往可以使得从反射器30出射的整体图案的造型产生动态变化。

在一示例中，光图案化装置20可以设置有遮光部件21。光图案化装置20对于光束11的图案化可以由该遮光部件21来实现。该遮光部件21能够部分地遮挡光束11以在光束11的横截面中形成图案，例如十字形图案、三角形图案、丁字形图案等等。作为示例，遮光部件21可以具有与所期望形成的图案相一致的形状，例如十字形、三角形、丁字形等等。

在一示例中，为了实现光图案化装置20的旋转，光学组件100还可以包括旋转装置40，例如电机等。作为示例，所述光图案化装置20可以具有壳体22，遮光部件21和旋转装置40可以分别位于壳体22的两端并与壳体22连接。旋转装置40驱动所述光图案化装置20旋转。为了形成更为紧凑的结构，光源模块10可以容装在所述壳体22中。

作为示例，所述反射器30的入射端31和出射端32的大小可以不同，例如反射器30的入射端31的端口面积小于出射端32的端口面积。这有助于增大反射器30的出射视角，以使得在更大的角度范围内观察到从反射器30出射的光束中的图案。但本发明的实施例不限于此。在一示例中，所述反射器30的横截面面积从入射端31向出射端32逐渐增加。以这种方式，反射壁33可以平滑地延伸。这有利于使从反射器30出射的光束中的图案更为均匀。作为示例，反射器30的入射端31至出射端32的长度可以为40mm至200mm，例如100mm。对于图3所示的示例，入射端31的端口的三角形每条边的边长例如可以为5mm至25mm，如14mm(可以根据光源模块10的光出射表面的大小调整)；出射端32的端口的三角形每条边的边长例如可以为25mm至125mm，如70mm；以光源模块10的发光轴线为基准，出射端32的端口比入射端31的端口扩大了大约20度的角度。然而，本发明的实施例不限于此，可以根据实际的要求来选择反射器30的结构尺寸。

在图3的示例中，反射器30示出为中空的结构，即反射器30具有由反射壁33围成的空腔34。这有助于减轻反射器30的重量。然而，本发明的实施例不限于此，例如，反射器30也可以具有实心结构。作为示例，反射器30可以由实体的至少部分透明的材料(诸如玻璃、塑料、树脂等)一体构成，例如，其可以在一定程度上利用全反射来提高光学效率。

作为示例，如图9所示，光源模块10可以包括面光源50，例如OLED面光源。面光源50可以在一定的发散角范围内发出光强均匀的光束。其可以使所需的光束部分被反射器30中的反射壁33充分地反射。

替代地，在另一示例中，如图10所示，光源模块10也可以包括发光部件61(例如用作点光源的LED)和准直器62。该准直器62可以对从发光部件61发出的光进行准直，从而提高光学效率。图12示出了准直器62的一种示例。在该示例中，该准直器62可以包括位于准直器62内侧的透射准直部63和位于准直器62外侧的全反射准直部64。如图12所示，该透射准直部63例如可以具有凸透镜的表面形状，可以用于对入射光束的中心部分进行准直。该全反射准直部64可以通过全反射面65对入射光束的周边部分进行准直。这种结构可以提高入射光束的光耦合效率。然而，本发明的实施例中的准直器62并不限于此种形式，例如，其还可以采用本领域已知的其它形式的准直透镜。

作为示例，在所述准直器62的出光侧上可以设有光扩散结构，该光扩散结构例如可以包括多个凸起66。图11示出了具有光扩散结构的准直器62的视图。从图11上可以看出，凸起66以阵列方式分布在准直器62的出光侧上。所述凸起66布置成将由准直器62的透射准直部63和全反射准直部64进行准直的光束进行扩散。作为示例，每个凸起66的表面形状可以设置成将经过该凸起66的光束部分沿着预定方向会聚，由于光学性质，当会聚光束经过会聚点之后将变成发散的光束。因此，凸起66对光束部分的作用实际上是将光束分布得更为均匀和分散，即光扩散作用。该作用可以通过凸起66的表面对光束部分的折射来实现。凸起66能够使从光源模块10出射的光更加均匀，散布面积更大，从而使反射器30能够更充分地对光束部分进行期望的反射。作为示例，所述凸起66例如可以占据一方形区域，即在图11上示出的凸起66的长度L与宽度W相同。作为示例，如图12所示，凸起66的曲率半径R与其宽度W之比例如可以为4/5。例如凸起66的长度L与宽度W可以均为1mm，而曲率半径R为0.8mm。

作为示例，光源模块10还可以包括用于承载发光部件61的印刷电路板67，如图10所示。印刷电路板67上可以设置有用于驱动发光部件61发光的驱动电路等，以保证发光部件61正常工作。将发光部件61置于印刷电路板67上可以使得结构更加紧凑。

作为示例，由光源模块10射出的光束11的发散角例如可以在30度至60度之间，例如大约40度。这有利于反射器30的反射壁33充分地反射所需的光束部分。

根据本发明的实施例的光学组件100可以单独使用，也可以组合使用。图13示意性地示出了将多个光学组件100组合使用的示例。图13中各个光学组件100的反射器30的出射端32均朝向同一方向。然而，由于观察者的视野的限制，当观察者位于正中间的光学组件的正前方时，可能不能完整地观察到最靠近两侧的光学组件100出射的光束中的图案。图14示出了从斜前方观察图13中示出的光学组件100的组合的示意性视图。从这个角度，将不能完整地看到更多的光学组件100的出射的光束中的图案。而距离观察者越远的光学组件100，其出射的光束中的图案对于观察者而言越不完整。可见，采用多个光学组件100的组合有利于更好地实现为处于不同位置的观察者提供不同的图案，也就是说，提供随位置而变化的组合图案。例如中间的光学组件100的图案可以设计成主要为处于正前方的观察者提供指示，而两边的光学组件100的图案可以设计成主要为处于侧前方的观察者提供指示。虽然图13和14中均示出了五个光学组件100的组合，但是本发明的实施例不限于此，例如可以采用两个、三个、四个、六个或更多个光学组件的组合。

本发明的实施例还提供了一种车灯，该车灯包括至少一个如上述任一实施例所述的光学组件100、200、300、400。作为示例，该车灯可以包括并排布置的多个如前述任一实施例所述的光学组件100、200、300、400，至少两个光学组件100、200、300、400的反射器30的出射端32可以均朝向同一方向以形成组合图案。

根据本发明的实施例所述的光学组件100、200、300、400例如可以由任何已知的用于保持光学元件的合适的装置来支撑或悬挂，例如支座，吊臂等。

根据本发明的实施例所述的光学组件100、200、300、400例如可以用于任何照明和/或信号指示装置中。该照明和/或信号指示装置可以包括任何类型的机动车辆照明灯和/或信号灯，例如前照灯、中央高位刹车灯、转向灯、位置灯、尾部刹车灯等等。

本发明的实施例还提供了一种包括如上述任一实施例所述的光学组件100、200、300、400或车灯。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本发明的限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (19)

1.一种光学组件(100、200、300、400)，包括：

至少一个光源模块(10)，配置成发出光束(11)；

光图案化装置(20)，配置成在光束(11)的横截面中形成图案；

反射器(30)，所述反射器具有入射端(31)、出射端(32)和在入射端(31)与出射端(32)之间延伸的反射壁(33)，

其中，经过光图案化装置(20)的光束(11)从入射端(31)射入反射器(30)并从出射端(32)射出反射器(30)，且光束(11)的至少一部分在反射器(30)中被反射壁(33)反射至少一次。

2.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，射入反射器(30)的所述光束(11)具有第一光束部分(111)和第二光束部分(112)，所述第一光束部分(111)设置成避开反射壁(33)直接从出射端(32)射出，所述第二光束部分(112)被反射壁(33)反射后从出射端(32)射出，所述第一光束部分(111)和第二光束部分(112)在从反射器(30)射出后在空间位置上相互偏移。

3.根据权利要求2所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述第二光束部分(111)包括两个或更多个子光束部分，所述两个或更多个子光束部分沿着不同的反射路径被反射壁(33)反射且在从反射器(30)射出后在空间位置上相互偏移。

4.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光束(11)的一部分在反射器(30)中被反射壁(33)反射多次。

5.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光图案化装置(20)是能够相对于反射器(30)旋转的。

6.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光图案化装置(20)具有遮光部件(21)，所述遮光部件(21)能够部分地遮挡光束(11)以在光束(11)的横截面中形成图案。

7.根据权利要求6所述的光学组件(100、200、300、400)，还包括旋转装置(40)，其中，所述光图案化装置(20)具有壳体(22)，所述遮光部件(21)位于壳体(22)的一端且旋转装置(40)与壳体(22)的另一端连接以驱动所述光图案化装置(20)旋转，所述光源模块(10)容装在所述壳体(22)中。

8.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述反射器(30)的入射端(31)的端口面积小于出射端(32)的端口面积。

9.根据权利要求8所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述反射器(30)的横截面面积从入射端(31)向出射端(32)逐渐增加。

10.根据权利要求1所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述反射器(30)具有由反射壁(33)围成的空腔(34)或具有实心结构。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光源模块(10)包括面光源(50)。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光源模块(10)包括发光部件(61)和准直器(62)，所述准直器(62)用于对从发光部件(61)发出的光进行准直。

13.根据权利要求12所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述准直器(62)的出光侧设有光扩散结构。

14.根据权利要求13所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光扩散结构包括多个凸起(66)。

15.根据权利要求12所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光源模块(10)还包括印刷电路板(67)，所述发光部件(61)设置于所述印刷电路板(67)上。

16.根据权利要求1至10中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)，其中，所述光源模块(10)射出的光束的发散角在30度至60度之间。

17.一种车灯，包括至少一个根据权利要求1至16中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)。

18.根据权利要求17所述的车灯，包括并排布置的多个根据权利要求1至16中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)，至少两个光学组件(100、200、300、400)的反射器(30)的出射端(32)均朝向同一方向以形成组合图案。

19.一种机动车辆，包括根据权利要求1至16中任一项所述的光学组件(100、200、300、400)或根据权利要求17或18所述的车灯。