CN110397894A - 一种使用双内透镜的复合光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用双内透镜的复合光学系统，包括光源一、光源二、反射碗、透明内透镜和宽光导，宽光导作为一个内透镜的功能，在宽光导上设置有竖条花纹，透明内透镜布置于宽光导和反射碗之间，透明内透镜上设置有横条花纹，光源二放置在宽光导的入光端，实现一种光学功能；光源一放置在反射碗的焦点处，光源一发出的光线通过反射碗的抛物面汇聚并平行射出，经过透明内透镜的横条花纹进行第一次扩散，光线穿过空气来到宽光导并经过其后表面的竖条花纹进行第二次扩散，然后光线出射，实现复用系统的另一种光学功能。保证了均匀性。减小了由于深度造成的扩散损失，同时整个光学系统提高了光学效率和增大了光线的扩散角度。

Description

一种使用双内透镜的复合光学系统
技术领域
本发明涉及汽车照明领域，尤其涉及一种使用双内透镜的复合光学系统。
背景技术
目前，随着LED光源在车灯上的普及，给车灯方案设计提供了更多的可能性。鉴于当前车灯的功能已不再是照明和指示作用，更多的是实现造型设计的理念，且车灯造型的设计趋于简洁，留给设计的空间不断减小，车灯功能复用已成趋势。
最初，单独使用反射结构结合两个分别实现不同功能的离焦的光源以其良好的光效被广泛应用于复合光学系统，但是均匀性不足。随着近年来客户对车灯点亮效果的要求也更加严格，上述的反射式结构已经不能满足设计者的要求。光导因其良好的均匀性作为复合光学系统被设计者青睐，单独使用光导结合入光端两个离焦的光源实现复用效果的光学系统由于其较之前反射式结构的均匀性的改善开始被使用，但同时也因为其光效太低，造成光学输入和耐热风险成倍增大，因此仅限于灯体空间大的高端车使用。由此，发明一种能够实现光学复用效果的、同时高光效，且均匀性好的光学系统已成当前急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种使用双内透镜的复合光学系统，光源经过宽光导作为其中一个功能，可以保证其良好的均匀性；反射碗及其焦点处的另一光源和透明内透镜和宽光导共同为一个整体作为第二个功能，无光学花纹的抛物面反射碗将光源发射的光线汇聚，先经过带有横条纹的透明内透镜第一次扩散，再通过光导其光学齿看作为竖条纹进行第二次扩散，两次扩散横竖叠加，可以实现更好的均匀性，叠加形成的等效花纹减少了在反射碗上做花纹造成的扩散损失，从而提高了光学效率。
本发明提供一种使用双内透镜的复合光学系统，包括光源一、光源二、反射碗、透明内透镜和宽光导，其中所述宽光导作为一个内透镜的功能，在所述宽光导上有竖条花纹，所述透明内透镜布置于所述宽光导和所述反射碗之间，在所述透明内透镜上有横条花纹，在所述宽光导入光端放置光源二实现一种光学功能，可以保证其良好的均匀性；在反射碗的焦点处放置光源一，所述光源一发出的光线通过所述反射碗2的抛物面汇聚并平行射出，经过所述透明内透镜的横条花纹进行第一次扩散，光线穿过空气来到所述宽光导并经过其后表面的竖条花纹进行第二次扩散，然后光线出射，实现复用系统的另一种光学功能。
进一步改进在于，所述反射碗是无光学花纹抛物面，用以汇聚光源发出的光线，减少扩散损失，提高光学效率。
进一步改进在于，所述透明内透镜一侧且仅有一侧有花纹且为横条花纹，用于配合所述宽光导的竖条花纹形成鱼眼扩散花纹，提高均匀性。
进一步改进在于，所述透明内透镜一侧横条纹可为锯齿或弧形条纹，用于用于配合竖向的光导齿形成鱼眼扩散花纹，提高均匀性。
进一步改进在于，所述透明内透镜的横条花纹可为锯齿或弧形条纹，用于配合竖向的光导齿形成鱼眼扩散花纹，提高均匀性。
进一步改进在于，所述透明内透镜的另一侧可以是无光学花纹的透明光面，或者是带有光学皮纹的面，用于增加光线扩散，提高均匀性。
进一步改进在于，所述横条花纹可以位于所述透明内透镜的内侧或所述透明内透镜的外侧，但仅可在所述透明内透镜的一侧。
进一步改进在于，所述宽光导可为椭圆形或面光导，增大透光率，提高系统的光学效率。
进一步改进在于，本发明的光学系统，通过充分利用将透明内透镜的横条话纹配合宽光导的竖条花纹形成鱼眼扩散花纹，其作用优于在反射碗的抛物面上做花纹，原因为在反射碗上做光学花纹由于反射碗的深度会造成光的扩散损失，出光角度也会受到限制，而本发明去掉了反射碗上的光学花纹，同时在透明内透镜的一侧做了横条花纹，不仅减小并改善由于深度造成的扩散损失，也变相增大了光线的出光角度，提高了整个复用光学系统的光效，并且两次扩散叠加使得出射后的光线具有很高的均匀性。
进一步改进在于，所述光源一的颜色可以为琥珀色以实现转向灯功能，可以为红色以实现尾灯位置灯和尾灯制动灯功能，可以为白色以实现日间行车灯、前位置灯和倒车灯；所述光源二的颜色可以为琥珀色以实现转向灯功能，可以为红色以实现尾灯位置灯和尾灯制动灯功能，可以为白色以实现日间行车灯、前位置灯和倒车灯，并且所述光源一和所述光源二的颜色是不同的以实现光学复用功能。
进一步改进在于，所述光源一和所述光源二的颜色也可以是相同的，此时所述光源一和光源二的光源型号是不同的、或者流过所述光源一和所述光源二电流是不同的，或者所述光源一和所述光源二的PWM脉宽调节是不同的，以此实现不同的点亮亮度，实现整个光学系统的功能复用。
进一步改进在于，所述透明内透镜的材料可以为聚碳酸酯（即PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（即PMMA）；所述宽光导的材料可以为聚碳酸酯（即PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（即PMMA）。
本发明的有益效果是：共用同一出光面，宽光导及其焦点处的光源二实现一种光学功能，保证了均匀性；反射碗及其焦点处的光源一实现另一种光学功能，实现了光学系统的功能复用。在此功能复用的基础上，宽光导是作为一个内透镜的作用，加上一个一侧为有横条花纹一侧为没有光学花纹的光面的透明内透镜，形成了一个使用双内透镜的光学系统，再配合使用一个无光学花纹的反射碗，减小了由于深度造成的扩散损失，同时整个光学系统提高了光学效率和增大了光线的扩散角度，同时透明内透镜的横条花纹，配合宽光导的竖条花纹形成的鱼眼扩散花纹保证和改善了均匀性。
附图说明
图1是本发明的双内透镜复合功能光学系统的背侧轴侧图。
图2是本发明的双内透镜复合功能光学系统的俯视图。
图3是本发明的图2的双内透镜复合功能光学系统的A-A线剖面图。
图4是本发明的另一种实施方式的图2的双内透镜复合功能光学系统的A-A线剖面图。
图5是本发明的图2的双内透镜复合功能光学系统的区域B的局部放大图。
其中：1.1-光源一；1.2-光源二；2-反射碗；3-透明内透镜；31-横条花纹；4-宽光导；41-竖条花纹。
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做进一步详述，本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1-5所示，本实施例提供了一种使用双内透镜的复合光学系统，包括光源一1.1、光源二1.2、反射碗2、透明内透镜3和宽光导4，其中所述宽光导4不同于常用的圆形光导，在本实施例中为椭圆形的宽光导，能增大透光率，提高系统的光学效率。所述反射碗2是无光学花纹的抛物面，所述透明内透镜3的一侧带有光学作用的横条花纹31，另一侧是没有光学花纹的光面，所述透明内透镜3位于所述光导4和所述反射碗2中间，在宽光导入光端放置光源二1.2作为实现本实施例的光学系统复用的其中一种光学功能，在反射碗2的焦点处放置光源一1.1作为实现本实施例的光学系统复用的另一种光学功能。
从图5的放大图可以看出，所述透明内透镜3上有横条花纹31，所述宽光导4上有竖条花纹41。在图三的一种实施方式中，所述横条花纹31位于所述透明内透镜3的内侧，在图四的另一种实施方式中，所述横条花纹31位于所述透明内透镜3的外侧。
如图3所示，光源一1.1发出的光线通过所述反射碗2的无光学花纹的抛物面汇聚并平行射出，经过所述透明内透镜3的内侧的横条花纹31进行第一次扩散，扩散后的光线从所述透明内透镜3的外侧的无光学花纹的光面出射，光线穿过空气来到所述宽光导4处并经过其后表面的光导齿，即竖条花纹41后进行第二次扩散，然后光线出射，实现了本实施例的复用光学系统的第一种光学功能。光源二1.2发出的光线入射到宽光导4后，由所述竖条花纹41的作用光线从所述宽光导4的正向出射，在此光源二1.2的光路图由于这为该领域人员都所了解的常识并未图示，而其实现了本实施例的复用光学系统的第二种光学功能。
在如图4的另一种实施方式中，基本光路及原理与图3的光路及原理一样，不同之处在于从反射碗2的无光学花纹的抛物面汇聚并平行射出的光线，先经过所述透明内透镜3的内侧的无光学花纹的光面来到所述透明内透镜3的外侧的横条花纹进行了第一次的扩散，随后光线穿过空气来到所述宽光导4处并经过其后表面的光导齿，即竖条花纹41后进行第二次扩散，然后光线出射。
不再是单独使用反射碗结合两个离焦的光源或者单独使用光导结合两个离焦的光源实现复用效果，而是使用了所述反射碗2加所述宽光导4、光源一1.1和光源二1.2分别位于所述反射碗2和所述宽光导4的焦点处、再在所述反射碗2和所述宽光导4之间加了一个透明内透镜3的实现光学功能复用的光学系统，由此光源离焦带来的均匀性和光效的问题得到了解决和改善。
所述反射碗2是无光学花纹的抛物面，用以汇聚光源一1.1发出的光线，减少扩散损失，提高光学效率。
在无光学花纹的反射碗2和所述宽光导4之间加了一个透明内透镜3，并且所述透明内透镜3的一侧有横条花纹31，另一侧为没有光学花纹的光面，再结合图5的局部放大图可以看出，通过充分利用将透明内透镜3的一侧的横条花纹31配合宽光导的竖条花纹41形成了整体的鱼眼扩散花纹，其作用优于在所述反射碗2的抛物面上做花纹，原因为在反射碗2上做光学花纹由于反射碗的深度会造成光的扩散损失，出光角度也会受到限制，而本实施例去掉了反射碗2上的光学花纹，同时在透明内透镜3的一侧做了横条花纹，不仅减小并改善由于深度造成的扩散损失，也变相增大了光线的出光角度，提高了整个复用光学系统的光效，并且两次扩散叠加使得出射后的光线具有很高的均匀性。
所述透明内透镜3的没有光学花纹的一侧的光面添加皮纹，添加皮纹后整个光学系统在上述提高光学系统的光效的基础上还能进一步保证、提高和改善均匀性。
所述宽光导及其焦点处的光源二1.2实现一种光学功能，所述反射碗2及其焦点处的光源一1.1实现另一种光学功能，实现了光学系统的功能复用；所述宽光导4是作为一个内透镜的作用，加上一个一侧为有横条花纹31一侧为没有光学花纹的光面的透明内透镜3，形成了一个使用双内透镜的光学系统，再配合使用一个无光学花纹的反射碗2，整个光学系统在上述实现复用的基础上具有高的光学效率，同时保证和改善了均匀性。
所述光源一1.1的位置是在所述反射碗2的焦点处，所述光源一1.1个数为21颗。
所述光源一1.1的颜色是深红色，实现尾灯制动灯功能；所述光源二1.2的颜色是深红色，实现尾灯位置灯功能。需要指出的是，所述光源一1.1和所述光源二1.2的LED型号是不同的，虽然都是深红色，但是点亮时的亮度是不同的，因此分别实现了亮度要求更高的尾灯制动灯功能和相对亮度要求普通的尾灯位置灯功能。
所述透明内透镜3的材料为聚碳酸酯，所述宽光导4的材料为聚碳酸酯。

Claims (9)

1.一种使用双内透镜的复合光学系统，包括光源一（1.1）、光源二（1.2）、反射碗（2）、透明内透镜（3）和宽光导（4），其特征在于：所述宽光导（4）作为一个内透镜的功能，在宽光导（4）上设置有竖条花纹（41），所述透明内透镜（3）布置于宽光导（4）和反射碗（2）之间，透明内透镜（3）上设置有横条花纹（31），光源二（1.2）放置在宽光导（4）的入光端，实现一种光学功能；光源一（1.1）放置在反射碗（2）的焦点处，所述光源一（1.1）发出的光线通过反射碗（2）的抛物面汇聚并平行射出，经过透明内透镜（3）的横条花纹（31）进行第一次扩散，光线穿过空气来到所述宽光导（4）并经过其后表面的竖条花纹（41）进行第二次扩散，然后光线出射，实现复用系统的另一种光学功能。
2.如权利要求1所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述反射碗（2）为无光学花纹的抛物面，用以汇聚光源发出的光线，减少光线扩散损失，提高光学效率。
3.如权利要求1所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述透明内透镜（3）的一侧且仅有一侧设置有光学花纹且为横条花纹（31），用于配合宽光导（4）的竖条花纹（41）形成鱼眼扩散花纹，提高均匀性。
4.如权利要求3所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述透明内透镜（3）的横条花纹（31）为锯齿或弧形条纹，用于配合竖向的光导齿形成鱼眼扩散花纹，提高均匀性。
5.如权利要求3所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述透明内透镜（3）另一侧为无光学花纹的透明光面，或者是带有光学皮纹的面，用于增加光线扩散，提高均匀性。
6.如权利要求1所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述宽光导（4）为椭圆形或面光导。
7.如权利要求1所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述光源一（1.1）的颜色为琥珀色或红色或白色，所述光源二（1.2）的颜色为琥珀色或红色或白色，并且光源一（1.1）和光源二（1.2）的颜色是不同的，以实现光学复用功能。
8.如权利要求1所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述光源一（1.1）和光源二（1.2）的颜色为相同的，所述光源一（1.1）和光源二（1.2）的光源型号是不同的、或者流过所述光源一（1.1）和光源二（1.2）电流是不同的，或者光源一（1.1）和光源二（1.2）的PWM脉宽调节是不同的，以此实现不同的点亮亮度，实现整个光学系统的功能复用。
9.如权利要求1或3或4或5任意一项所述的一种使用双内透镜的复合光学系统，其特征在于：所述透明内透镜（3）的材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯；所述宽光导（4）的材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
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