CN113932192A - 一种用于路面指示的车辆投射灯光系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，沿着光轴由光源侧至成像侧依次设置有：具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜为聚光准直透镜；菲林片，所述菲林片上刻划有经过调制的图案；具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的两面都为凸面；具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的两面都为凹面；具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的两面都为凸面。本发明可以在车身周围的地面上投射出需要的灯光图案，配合车灯系统可以引起行人注意，提高行车的安全性，对于车灯行业的发展具有重要意义。

Description

一种用于路面指示的车辆投射灯光系统
技术领域
本发明涉及车灯技术领域，具体为一种用于路面指示的车辆投射灯光系统。
背景技术
随着现代汽车向电动化、智能化、网联化、共享化的不断发展，越来越多的汽车开始应用大量的新技术，汽车灯具功能也越来越丰富，相关法规也在不断完善中，在20年11月举行的法规会议中已正式讨论了有关汽车外部投射系统的法规讨论研究，现有的车用投射系统主要集中在门板灯、后视镜灯等车辆开门时可垂直向地面投射品牌logo，不能满足车辆行驶时道路指示用。
本发明提供一种用于汽车道路指示用的倾斜投射系统，可安装于车身四周，可根据需求适配不同图案如转向箭头、车距指示线、人行道等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
如图1～4，一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，沿着光轴由光源侧至成像侧依次设置有：
具有正光焦度的第一透镜，所述第一透镜为聚光准直透镜，用于将光源射出的光线进行汇聚；
菲林片，所述菲林片上刻划有经过调制的图案；菲林片可根据不同安装角度及地面目标图形调整菲林图形，经过调制的图案，由本车辆投射灯光系统投射到地面上时，可成现出所需要的图案。
具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的两面都为凸面；
具有负光焦度的第三透镜，所述第三透镜的两面都为凹面；
具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的两面都为凸面；
第二透镜、第三透镜、第四透镜组成的成像镜头组用于将经过第一透镜射出的并且经过菲林调制的光线照射于地面。
所述车辆投射灯光系统的光轴和成像面之间的夹角α满足α＜90°本车辆投射灯光系统可安装于车身四周，可根据需求适配不同图案，如转向箭头、车距指示线、人行道等，用于引起行人注意，提高行车安全性，当光轴和地面之间具有夹角时，车辆投射灯光系统可以将菲林图案投射到地面，光轴和竖直面之间也可有夹角，如此可将菲林图案投射到车身外侧，所述车辆投射灯光系统的视场角θ满足0.18＜|tan(θ/2)|＜0.35，视场角确定了本车辆投射灯光系统的照射范围。
优选的，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜组成了成像镜头组，所述成像镜头组的焦距f、成像镜头组的后焦距BFL和第四透镜的有效直径D4之间满足：BFL＞10mm且2＜f/D4＜2.5，用于优化成像镜头组主光线的入射角的范围，以确保透过菲林片的光线可以最大程度的射向成像镜头组，以此提高光线利用率，所述菲林片到第二透镜物侧面的距离为成像镜头组的BFL，即菲林片位于成像镜头组的物方焦距处。
优选的，所述第二透镜出射表面的半径R1和第二透镜入射表面的半径R2满足1.5＜|R1/R2|＜2，有利于减小成像系统的像差、提高系统像质，使投射出的图案更加清晰。
优选的，所述车辆投射灯光系统的主光线入射角CRA满足CRA＜5°，其具体为，设与车辆投射灯光系统垂直的平面为面β，则本车辆投射灯光系统射出的主光线与面β的法线之间的夹角小于5°，如此可控制经过菲林片的光线尽可能的被成像镜头组完全吸收。
优选的，所述第四透镜远离第三透镜的一端设置有孔经光阑，所述孔经光阑与第四透镜端面的距离d满足0＜d＜0.3mm，所述d是孔经光阑与第四透镜像侧面凸点处的距离，所述孔经光阑用于遮挡杂散光，使得成像清晰，d也可影响视场角θ的大小。
优选的，所述第二透镜的阿贝数Vd2、第三透镜的阿贝数Vd3和第四透镜的阿贝数Vd4满足22＜Vd3＜30且Vd3＜Vd2且Vd3＜Vd4，用于控制成像镜头组的色散，以避免造成的色彩分离现象较为严重。
优选的，所述菲林片至第四透镜端面的距离TTL与像高ImgH满足5.5＜TTL/ImgH＜7，用于确保菲林片上的图案可以完整的被成现于成像面上，所述TTL为菲林片至第四透镜物侧面凸点处的距离，所述像高ImgH指光线由所需照射的图案经逆向光路在菲林位置所成的像的大小。
优选的，所述第二透镜的有效直径D2和像高ImgH满足D2/ImgH＞1.2，防止由于经过菲林后有一定出射角度的光不能完全被接收而造成边缘照度降低的现象，且提高光线的利用率。
优选的，所述光源远离第一透镜的一侧设置有散热器，所述第一透镜和菲林片固定于第一镜筒内，所述成像镜头组置于第二镜筒内，所述第一镜筒和第二镜筒之间设置有第三镜筒，所述第一镜筒、第二镜筒与第三镜筒之间螺接，所述第一镜筒、第二镜筒和第三镜筒均置于外灯罩内。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明公开的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，可安装于车身四周，可根据需求适配不同图案，如转向箭头、车距指示线、人行道等，即在车身周围的地面上投射出需要的灯光图案，配合车灯系统(如转向灯、示廓灯、警示灯等)，以此引起行人注意，提高行车的安全性，对于车灯行业的发展具有重要意义；
2、本发明公开的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，可倾斜安装，可根据不同安装角度及地面目标图形调整灯具菲林图形，使用灵活，且本系统景深大，可同时保证近端和远端像质清晰，同时兼顾了不同光波段，适用于各色光源，适用性广。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种用于路面指示的车辆投射灯光系统的剖视图；
图2是本发明一种用于路面指示的车辆投射灯光系统的投射示意图；
图3是本发明第二透镜的结构示意图；
图4是本发明一种用于路面指示的车辆投射灯光系统的光路走向示意图；
图5是本发明实施例1～3的实施示意图；
图6是本发明实施例1～3中菲林片上经过调制后的转向箭头；
图7是本发明实施例1中转向箭头的成像照片；
图中：光源-1；第一透镜-2；菲林片-3；第二透镜-4；第三透镜-5；第四透镜-6；散热器-7；第一镜筒-8；第二镜筒-9；第三镜筒-10；外灯罩-11。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图5，将本车辆投射灯光系统安装于前进气格栅内，系统的光轴向下偏转28度向外偏转10度，光源1的功率为3瓦，沿着光轴由光源1侧至成像侧依次设置有：
具有正光焦度的第一透镜2，第一透镜2为聚光准直透镜，用于将光源1射出的光线进行汇聚；
菲林片3，菲林片3上刻划有经过调制的图案；图6为菲林片3上经过调制后的转向箭头；
具有正光焦度的第二透镜4，第二透镜4的两面都为凸面；
具有负光焦度的第三透镜5，第三透镜5的两面都为凹面；
具有正光焦度的第四透镜6，第四透镜6的两面都为凸面；
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成的成像镜头组用于接收经过第一透镜2射出的光线并将菲林图案照射于地面；
车辆投射灯光系统的视场角θ满足|tan(θ/2)|＝0.19。
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成了成像镜头组，成像镜头组的焦距f、成像镜头组的后焦距BFL和第四透镜6的有效直径D4之间满足：BFL＝9mm且f/D4＝2.1，菲林片3到第二透镜4物侧面的距离为成像镜头组的BFL，即菲林片3位于成像镜头组的物方焦距处。
第二透镜4出射表面的半径R1和第二透镜4入射表面的半径R2满足|R1/R2|＝1.6。
车辆投射灯光系统的主光线入射角CRA满足CRA＝4.8°，其具体为，设与车辆投射灯光系统垂直的平面为面β，则本车辆投射灯光系统射出的主光线与面β的法线之间的夹角小于5°，如此可控制经过菲林片的光线尽可能通过成像镜头组到达像面。
第四透镜6远离第三透镜5的一端设置有孔经光阑，孔经光阑与第四透镜6端面的距离d满足d＝0.1mm，d是孔经光阑与第四透镜6像侧面凸点处的距离，孔经光阑用于遮挡杂散光，使得成像清晰，d也可影响视场角θ的大小。
第二透镜4的阿贝数Vd2、第三透镜5的阿贝数Vd3和第四透镜6的阿贝数Vd4满足Vd3＝23且Vd3＜Vd2且Vd3＜Vd4，用于控制成像镜头组的色散，以避免色散较为严重。
菲林片3至第四透镜6端面的距离TTL与像高ImgH满足TTL/ImgH＝5.6，可确保菲林片3上的图案可以完整的被成现于成像面上，TTL为菲林片3至第四透镜6物侧面凸点处的距离。
第二透镜4的有效直径D2和像高ImgH满足D2/ImgH＝1.3，防止由于经过菲林后有一定出射角度的光不能完全被接收而造成边缘照度降低的现象，且提高光线的利用率。
得到图7——车辆投射灯光系统的成像照片，成像照片的面积为0.25平米，该成像照片和车灯系统的转向灯配合，用于提醒来往车辆和行人。
实施例2：如图5，将本车辆投射灯光系统安装于前进气格栅内，系统的光轴向下偏转28度向外偏转10度，光源1的功率为3瓦，沿着光轴由光源1侧至成像侧依次设置有：
具有正光焦度的第一透镜2，第一透镜2为聚光准直透镜，用于将光源1射出的光线进行汇聚；
菲林片3，菲林片3上刻划有经过调制的图案；图6为菲林片3上经过调制后的转向箭头；
具有正光焦度的第二透镜4，第二透镜4的两面都为凸面；
具有负光焦度的第三透镜5，第三透镜5的两面都为凹面；
具有正光焦度的第四透镜6，第四透镜6的两面都为凸面；
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成的成像镜头组用于接收经过第一透镜2射出的光线并将菲林图案照射于地面；
车辆投射灯光系统的视场角θ满足|tan(θ/2)|＝0.34。
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成了成像镜头组，成像镜头组的焦距f、成像镜头组的后焦距BFL和第四透镜6的有效直径D4之间满足：BFL＝20mm且f/D4＝2.4，菲林片3到第二透镜4物侧面的距离为成像镜头组的BFL，即菲林片3位于成像镜头组的物方焦距处。
第二透镜4出射表面的半径R1和第二透镜4入射表面的半径R2满足|R1/R2|＝1.9。
车辆投射灯光系统的主光线入射角CRA满足CRA＝1°，其具体为，设与车辆投射灯光系统垂直的平面为面β，则本车辆投射灯光系统射出的主光线与面β的法线之间的夹角小于5°，如此可控制经过菲林片的光线尽可能的被成像镜头组完全接收。
第四透镜6远离第三透镜5的一端设置有孔经光阑，孔经光阑与第四透镜6端面的距离d满足d＝0.3mm，d是孔经光阑与第四透镜6像侧面凸点处的距离，孔经光阑用于遮挡杂散光，使得成像清晰，d也可影响视场角θ的大小。
第二透镜4的阿贝数Vd2、第三透镜5的阿贝数Vd3和第四透镜6的阿贝数Vd4满足Vd3＝30且Vd3＜Vd2且Vd3＜Vd4，用于控制成像镜头组的色散，以避免色散较为严重。
菲林片3至第四透镜6端面的距离TTL与像高ImgH满足TTL/ImgH＝6.9，可确保菲林片3上的图案可以完整的被成现于成像面上，TTL为菲林片3至第四透镜6物侧面凸点处的距离。
第二透镜4的有效直径D2和像高ImgH满足D2/ImgH＝2，防止由于经过菲林后有一定出射角度的光不能完全被接收而造成边缘照度降低的现象，且提高光线的利用率。
得到车辆投射灯光系统的成像照片，成像照片的面积为0.25平米。
实施例3：如图5，将本车辆投射灯光系统安装于前进气格栅内，系统的光轴向下偏转28度向外偏转10度，光源1的功率为3瓦，沿着光轴由光源1侧至成像侧依次设置有：
具有正光焦度的第一透镜2，第一透镜2为聚光准直透镜，用于将光源1射出的光线进行汇聚；
菲林片3，菲林片3上刻划有经过调制的图案；图6为菲林片3上经过调制后的转向箭头；
具有正光焦度的第二透镜4，第二透镜4的两面都为凸面；
具有负光焦度的第三透镜5，第三透镜5的两面都为凹面；
具有正光焦度的第四透镜6，第四透镜6的两面都为凸面；
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成的成像镜头组用于接收经过第一透镜2射出的光线并将菲林图案照射于地面；
车辆投射灯光系统的视场角θ满足|tan(θ/2)|＝0.22。
第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6组成了成像镜头组，成像镜头组的焦距f、成像镜头组的后焦距BFL和第四透镜6的有效直径D4之间满足：BFL＝15mm且f/D4＝2.2，菲林片3到第二透镜4物侧面的距离为成像镜头组的BFL，即菲林片3位于成像镜头组的物方焦距处。
第二透镜4出射表面的半径R1和第二透镜4入射表面的半径R2满足|R1/R2|＝1.7。
车辆投射灯光系统的主光线入射角CRA满足CRA＝3°，其具体为，设与车辆投射灯光系统垂直的平面为面β，则本车辆投射灯光系统射出的主光线与面β的法线之间的夹角小于5°，如此可控制经过菲林片的光线尽可能的被成像镜头组完全接收。
第四透镜6远离第三透镜5的一端设置有孔经光阑，孔经光阑与第四透镜6端面的距离d满足d＝0.2mm，d是孔经光阑与第四透镜6像侧面凸点处的距离，孔经光阑用于遮挡杂散光，使得成像清晰，d也可影响视场角θ的大小。
第二透镜4的阿贝数Vd2、第三透镜5的阿贝数Vd3和第四透镜6的阿贝数Vd4满足Vd3＝26且Vd3＜Vd2且Vd3＜Vd4，用于控制成像镜头组的色散，以避免色散较为严重。
菲林片3至第四透镜6端面的距离TTL与像高ImgH满足TTL/ImgH＝6.3，可确保菲林片3上的图案可以完整的被成现于成像面上，TTL为菲林片3至第四透镜6物侧面凸点处的距离。
第二透镜4的有效直径D2和像高ImgH满足D2/ImgH＝1.6，防止由于经过菲林后有一定出射角度的光不能完全被接收而造成边缘照度降低的现象，且提高光线的利用率。
得到车辆投射灯光系统的成像照片，成像照片的面积为0.25平米。
对实施例1～3得到的成像照片进行照度E检测，得到表1：
表1
实施例1 实施例2 实施例3
(近端)照度E(lux) 301 310 322
由表1可知，由本车辆投射灯光系统得到的成像照片，其照度均可达到300lux以上，辅助车灯系统时，可对来往车辆和行人起到明显的警示作用，对于行车安全具有非常重要的意义，对于车灯行业的发展具有重要的领先意义，具有实用性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，沿着光轴由光源(1)侧至成像侧依次设置有：
具有正光焦度的第一透镜(2)，所述第一透镜(2)为聚光准直透镜；
菲林片(3)，所述菲林片(3)上刻划有经过调制的图案；
具有正光焦度的第二透镜(4)，所述第二透镜(4)的两面都为凸面；
具有负光焦度的第三透镜(5)，所述第三透镜(5)的两面都为凹面；
具有正光焦度的第四透镜(6)，所述第四透镜(6)的两面都为凸面；
所述车辆投射灯光系统的光轴和成像面之间的夹角α满足α＜90°，所述车辆投射灯光系统的视场角θ满足0.18＜|tan(θ/2)|＜0.35。
2.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述第二透镜(4)、第三透镜(5)、第四透镜(6)组成了成像镜头组，所述成像镜头组的焦距f、成像镜头组的后焦距BFL和第四透镜(6)的有效直径D4之间满足：BFL＞10mm且2＜f/D4＜2.5，所述菲林片(3)到第二透镜(4)物侧面的距离为成像镜头组的BFL，即菲林片(3)位于成像镜头组的物方焦距处。
3.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述第二透镜(4)出射表面的半径R1和第二透镜(4)入射表面的半径R2满足1.5＜|R1/R2|＜2。
4.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述车辆投射灯光系统的主光线入射角CRA满足CRA＜5°。
5.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述第四透镜(6)远离第三透镜(5)的一端设置有孔经光阑，所述孔经光阑与第四透镜(6)端面的距离d满足0＜d＜0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述第二透镜(4)的阿贝数Vd2、第三透镜(5)的阿贝数Vd3和第四透镜(6)的阿贝数Vd4满足22＜Vd3＜30且Vd3＜Vd2且Vd3＜Vd4。
7.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述菲林片(3)至第四透镜(6)端面的距离TTL与像高ImgH满足5.5＜TTL/ImgH＜7。
8.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述第二透镜(4)的有效直径D2和像高ImgH满足D2/ImgH＞1.2。
9.根据权利要求1所述的一种用于路面指示的车辆投射灯光系统，其特征在于，所述光源(1)远离第一透镜(2)的一侧设置有散热器(7)，所述第一透镜(2)和菲林片(3)固定于第一镜筒(8)内，所述成像镜头组置于第二镜筒(9)内，所述第一镜筒(8)和第二镜筒(9)之间设置有第三镜筒(10)，所述第一镜筒(8)、第二镜筒(9)与第三镜筒(10)之间螺接，所述第一镜筒(8)、第二镜筒(9)和第三镜筒(10)均置于外灯罩(11)内。
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