CN114207352A - 转向指示发光装置中在目标表面上形成图案的受控的焦散产生器表面 - Google Patents

转向指示发光装置中在目标表面上形成图案的受控的焦散产生器表面 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车辆转向指示发光装置(1)，包括：‑光学元件(10)，所述光学元件(10)具有受控的焦散产生器表面(12)，以便在可用范围内传播图案；‑安装部分(2)，在所述安装部分(2)上安装有入射在所述产生器表面上的光线的光束产生器(3)，光学元件使得被传播图案被投射到目标表面上，所述目标表面从发光明装置的外部可见并且位于可用范围内。

Description

转向指示发光装置中在目标表面上形成图案的受控的焦散产 生器表面
技术领域
本发明涉及将图案发射到给定表面上，特别是在道路上，更具体地发射到指示车辆的行驶方向的变化或车辆在路口处的转向的转向指示发光装置的发光装置的领域。
背景技术
文献WO2016184721A1公开了一种车辆发光装置，所述车辆发光装置包括两个透明材料板，两个透明材料板的前屈光部和后屈光部各自具有形成光学透镜矩阵的表面。缓冲部设置在两个板之间。每个矩阵的缓冲部和光学透镜被压在一起并且例如一起在目标表面上形成给定的光图案。
从文献EP2543542(也以US2014328071公开)还已知具有转向信号灯系统的车辆，包括安装在车辆的前照灯外壳中的转向信号灯，并且包括被配置为照射光形成的第一灯单元闪烁图案和被配置为照射形成道路图案的光以指示行进方向的变化的第二灯单元，其中第二灯单元包括多个光源部分，所述多个光源部分具有布置在前照灯灯壳的外边缘附近的线性布置。
然而，已知的这种设计很复杂且很昂贵。
因此，本发明旨在解决的技术问题是简化能够产生光图案的车辆转向指示发光装置，将它们投射到车辆行驶的表面上，特别是道路上。
为了解决这个问题，申请人已经有了使用焦散的想法。
焦散是一种长期以来已知的光学现象。例如，它们可以在被太阳照射的游泳池的底部观察到。它们在那里形成波动的图案，所述波动的图案整体形成更集中的线的网格并因此更亮的光线，在所述网格之间有更暗的区域。这些线和暗区是由水面的不同波动引起的。这些波动局部地形成相对于水面的整体平面形状的方向的变化。因此，依赖于所遇到的局部变化，光线将被不同地偏离，一些光线朝向彼此移动并形成更集中且因此更亮的线，而其他光线彼此远离并形成暗区。网格依赖于表面的搅动而变化。
几年来，研究人员一直对该方法感兴趣，所述方法用于在以局部变化为特征的固定表面上使用这种现象以产生受控形状的复杂焦散。特别地，他们已经开发了各种各样的方法，用于计算由透明材料形成的折射表面，所述透明材料具有局部变化的分布和布置，使得当这些折射表面被给定的光源照亮时，它们使得能够在屏幕上形成图案。
在这项工作的一些中，这种图案(称为目标图案)在物理上对应于局部变化形成的凸起的图案的扭曲图像(称为主题图案)。
申请人已经意识到这种表面可用于车辆转向指示发光装置。
发明内容
因此，本发明涉及一种转向指示发光装置，在所述发光装置中，受控的焦散产生器表面偏离来自光源的光线，该产生器表面以局部变化为特征，所述局部变化适于在车辆外的给定表面上、特别是车辆行驶表面、通常是道路上，形成特定图案。
为此，本发明的第一个目的是一种转向指示发光装置，所述转向指示发光装置包括：
-光学元件，所述光学元件具有受控的焦散产生器表面，该产生器表面是一个反射表面或折射表面，根据给定的整体形状延伸并且围绕该给定的整体形状的周围具有局部变化，这些局部变化分布在整个所述产生器表面上，以便它们在整个产生器表面上赋予形成物体图案的浮雕，这些多种局部变化使得所述产生器表面的大部分是平滑的并且使得对于入射在整个所述产生器表面上的光束，这些光线具有给定的分布，所述产生器表面依赖于具有不同定向的光线遇到的局部变化使具有不同定向的光线偏离，从而形成偏离光束，所述偏离光束在可用范围上传播可识别的被传播图案，所述可用范围在上游方向上延伸并且至少远达给定的有限最佳传播距离，该被传播图案对应于物体图案的扭曲投影；
-安装部分，所述安装部分上安装有与给定的分布一致的光束产生器，使得光线入射到所述产生器表面，
光学元件使得被传播图案可以投射到目标表面上，所述目标表面从发光装置的外部可见并且位于可用范围内和/或位于基本上等于所述最佳距离的距离处。
“可识别的”是指图案被识别为将在最佳距离处观察到的图案。
当目标表面位于基本上等于该最佳距离的距离处时，可以看到最佳结果。
在本申请中，“平滑”是指在任何点处都可以微分的区域，换句话说，是没有凸出或凹陷边缘的区域。当形成它的所有点符合该定义时，该部分是平滑的。
因此，可以安装光束产生器，例如光源，或光源和一组的一个或多个光学元件，使得能够产生具有给定分布的光线，以便这些光线投射在光学元件上。因此，激励光束产生器将能够产生被传播图案，所述被传播图案将传播直到遇到表面，特别是车辆在其上行驶的目标表面。
被传播图案在目标表面上的投射形成目标图案。
这些光束产生器可以很简单。光学元件自身中足以修改光束以从光学元件产生图案。
此外，该图案在有限的给定距离上传播，即在可用范围上传播，所述可用范围包括清晰度最佳的距离，即最佳传播距离，所述最佳传播距离允许在光学元件和目标表面之间的距离方面有一些自由度。根据本发明的转向指示发光装置组装更简单。该最佳传播距离，在下文中称为最佳距离，是偏离光线的在该处形成目标图案的大部分交叉的距离，并且因此在该处图案最清晰。因此，可以相对于该清晰度容易地设计产生器表面。
而且，与具有缓冲部的解决方案相比，在根据该第一目的的发光装置中，大多数或甚至全部遇到产生器表面的光线被偏离并形成目标图案。因此，利用根据该第一目的的转向指示发光装置的目标图案的亮度更大。
根据本发明的发光装置可任选地包括以下特征中的一个或多个：
-给定的分布基本上使得对于横向于、特别是垂直于传播方向的任何平面，在该平面的给定点处，在该点处入射的一条或多条光线来自一个方向；
-在给定的分布中，光线基本平行或基本上分布在发射锥体中；
-给定的分布对应于发光二极管的分布；
-发光装置包括与给定的分布一致的光束产生器；发光装置从而待用以发射；
-产生器表面包括至少一个平滑部分，所述至少一个平滑部分的表面代表产生器表面的大部分，从一个局部变化到另一个局部变化的通道在该平滑部分内是平滑的；
-产生器表面的大部分使得，每个局部变化使光线偏离，从而形成目标图案的一个且仅一个部分，所述目标图案的一个且仅一个部分不同于由其他局部变化形成的目标图案的部分，并且对于目标图案的大部分，目标图案的每个部分接收来自一个且仅一个局部变化的光线；因此，对于产生器表面的大部分和目标图案的大部分，物体图案的每个平滑部分与目标图案的每个部分之间存在没有明显的亮度不连续性的双射关系；这简化了计算并从而简化了产生器表面的生产。
-所有产生器表面均平滑，从一个局部变化到另一个局部变化的通道是平滑的；此外，这使得光学元件的上游的部件的图像的变形更小；因此，当光学元件是折射由所述光束产生器发射的光线的透明元件时，可以通过光学元件看到这些部件，或者当后者是反射由所述光束产生器发出的光线的反射器时，可以通过观察这些部件在光学元件上的图像看到这些部件；因此，这使得能够修改光束产生器的风格；
-整个产生器表面使得，每个局部变化使光线偏离，从而形成目标图案的一个且仅一个部分，所述目标图案的一个且仅一个部分不同于由其他局部变化形成的目标图案的部分，并且对于所有目标图案，目标图案的每个部分接收来自一个且仅一个局部变化的光线；因此，整个物体图案与目标图案的每个部分之间存在没有明显的亮度不连续性的双射关系，这简化了计算并从而简化了产生器表面的生产；
-某些局部变化之间的通道由边缘界定；这种通道会在产生器表面上产生斜度变化的不连续性；这使得可以创建非常暗甚至黑色的区域和非常明亮且狭窄的区域，例如清晰的笔迹；
-局部变化使得偏离光束的光线不会超过所述最佳距离；因此，目标图案在定位于上游或最佳距离处的目标表面上依然清晰；
-根据前一段，也可以有一个最小距离，低于该最小距离，不形成图案；在这种情况下，图案在一定范围内是清晰的，对应于从该最小距离至少到最佳距离的可用范围；例如，该范围代表最佳距离的一半以上；
-局部变化具有给定的整体形状的切线，所述切线形成-60和60度(包括端值)之间的角度，特别是在-30和30度(包括端值)之间；这样可以实现光线的良好传输；
-每个局部变化在其每个点处具有幅度，该幅度被定义为沿着法线并且在整体形状的给定点处在局部变化和所述整体形状之间的距离；
-每个局部变化的最大幅度在0.001毫米和1毫米(包括端值)之间的范围内；这赋予产生器表面更平滑的外观；
-在光束传播的整体方向上，光学元件被外接在一个矩形中，所述矩形的一个边在平行于该传播方向的方向上延伸并且在局部变化的水平处相对于给定的局部形状比每个局部变化的幅度至少大四倍，特别是大六倍；
-在光束的整体传播方向上，产生器表面被外接在一个矩形中，所述矩形的一个边在平行于该传播方向的方向上延伸，并且比光束产生器的光源的边中的一个边至少大十倍，特别是三十倍；
-光束产生器包括光源，特别是发光二极管；发光二极管特别适用于耦合到受控的产生器表面；
-光束产生器包括发光二极管，所述发光二极管通常根据锥体发射其光线；例如，产生器可以仅由一个或多个发光二极管形成；
-光束产生器包括光源，特别是发光二极管，以及与光源相适应以产生基本上平行的光束的光学器件；
-光学元件包括反射表面，所述反射表面的至少一部分由产生器表面形成；换句话说，产生器表面是反射性的；特别地，光学元件可以是遮蔽件，特别是金属化的；在这种情况下，产生器表面可以形成该遮蔽件的表面的一部分；因此可以在遮蔽件上赋予另一个功能，例如掩蔽发光装置的某些部分；
-光学元件由透明材料制成，并与光束产生器一起布置，以形成通过折射由光束产生器发出的光线而偏离的光束；这允许简单的布局；
-根据前一段，光学元件包括布置成面向光束产生器的用于所述光线的入射面和布置在所述入射面对面的用于这些光线的出射面，产生器表面被形成在入射面或出射面上；
-根据前一段，光学元件包括两个产生器表面，第一产生器表面形成在入射面上并且第二产生器表面形成在出射面上，这两个产生器表面共同地布置以形成目标图案并提供在最佳距离上的传播。这使得能够允许在局部变化上赋予斜度上的更大的自由度；此外，这还可以使得能够获得更好的对比度，或者增加景深，或甚至趋向于无限景深；
-发光装置包括壳体和封闭壳体的外透镜，由发光装置发出的光线通过该外透镜射出，所述封闭外透镜形成光学元件，产生器表面形成在在封闭外透镜的一部分的表面上，所述偏离光束通过折射由光束产生器发出的光线而形成；因此，这使得能够将目标图案传播到车辆外部而不添加任何新部件；例如，发光装置可以使得，一旦安装在车辆上，根据车辆的给定方向，在目标图案的传播方向上，在产生器表面与道路之间的距离对应于可用范围或接近最佳距离；因此，这使得能够将光图案投射到道路上；当道路是水平的时，封闭外透镜和/或产生器表面之间的距离可以等于最佳距离的一半；在后一种情况下，这允许可见的清晰图案，无论车辆的定向如何(上升、下降、制动或加速)；
根据本发明的车辆转向指示发光装置可以是专用的(独立的)装置，例如转向信号灯，或可以是例如安装(集成)至：
-用于照亮道路的装置，特别是前灯，特别是发射近光和/或远程光束的前灯或前照灯，或雾灯；
-信号指示装置，特别是后部位置灯、日间行车灯(DRL)、转向指示灯、刹车灯、高位刹车灯、后雾灯、倒车灯。
本发明的目的还在于一种包括根据本发明的转向指示发光装置的车辆，该发光装置特别地连接到车辆的供电电源。
术语“上游”和“下游”是指代发光装置内部和发光装置外部的光线的传播方向。
除非另有说明，否则术语“前”、“后”、“下”、“上”、“侧”、“横向”是指来自相应的转向指示发光装置的光的发射方向。
附图说明
通过阅读以下非限制性示例的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，为了理解本发明，参见附图，其中：
-图1是根据本发明第一实施例的发光装置的光束产生器和光学元件的示意图；
-图2是图1的一部分的放大视图；
-图3是根据本发明第二实施例的发光装置的光束产生器和光学元件的示意图；
-图4示意性地示出了根据本发明的发光装置的光束产生器和光学元件对目标图案的传播；
-图5示意性地示出了由根据本发明的发光装置的光束产生器和光学元件形成的目标图案；
-图6示意性地示出了能够产生图5中的目标图案的产生器表面的物体图案；
-图7示出了根据本发明的发光装置的第一示例；
-图8是本发明第二实施例的示意图；
-图9a至9f是多种产生器表面计算步骤的示意图。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的车辆转向指示发光装置1的示例。这些图还使得可以说明本发明的一般原理。
根据本发明，转向指示发光装置1包括光学元件10，所述光学元件10具有受控的焦散产生器表面12。如图1和2所示，该产生器表面12可以是反射表面或折射表面。该光学元件在下文中称为焦散产生器10。
产生器表面12以给定的整体形状延伸，所述给定的整体形状13由图1和2中的垂直虚线表示。
更具体地，在图1的实施例中，焦散产生器10是具有入射面11和出射面的透明板。入射面11布置成面向光线线束产生器3，以便接收由光束产生器3发射的光线r1、r2、r3。出射面布置成接收由入射面11折射的光线r1、r2、r3。
如在所示的示例中，出射面可以特别是完全地由产生器表面12形成。
作为一般规则，产生器表面12围绕给定的整体形状13具有局部形状变化的特征。这些局部变化分布在所有产生器表面12上，因此总体上赋予产生器表面12形成物体图案的浮雕。
例如，如图1和2所示，这些局部变化在所述焦散产生器10的出射面上形成凹陷和凸台。
作为一般规则，这些多种局部变化使得所述产生器表面12的大部分是平滑的。因此，对于产生器表面12的大部分，该表面在任何点处都是可微的。换句话说，在平滑区域上，它没有凸出或凹陷的边缘。
作为一般规则，这些多种局部变化使得，对于入射在整个所述产生器表面12上的光束r1、r2、r3，这些光线r1、r2、r3具有已知的给定分布，产生器表面12依赖于具有不同定向的光线r1、r2、r3遇到的局部变化使具有不同定向的光线r1、r2、r3偏离，因此形成一个偏转光束，所述偏转光束使光图案在可用范围上传播，所述可用范围在上游侧延伸并至少远达给定的有限最佳传播距离(称为最佳距离)，该被传播图案对应于物体图案的扭曲投影。
该产生器表面12和其局部变化对应于受控的焦散产生器表面。
实际上，这些局部变化会导致光线的局部收敛和发散。由于这些变化是局部的，光线的大部分在一定距离之前没有交叉地彼此远离或彼此相向移动。以与太阳光线通过游泳池表面产生传播并且投射到游泳池的底部的光图案相同的方式，产生器表面12产生传播所述被传播图案的光图案。
在游泳池的情况下，该图案通常传播超过3米的距离。因此，当被传播图案投射到游泳池的底部时，无论底部是在1.5米还是在2米处，所述被传播图案都是可观察到的。因此，该底部形成屏幕，在该屏幕上可以观察到形成被传播图案的焦散。
在受控的焦散产生器表面的情况下，与本发明的一样，并且根据局部变化，光图案至少在给定的最佳距离上传播。超过该最佳距离Dp，偏离的光束的光线交叉。
在本发明的上下文中，并且如在图4理论图中可以看到的，最佳距离Dp是有限的。如果屏幕介于中间距离D1或另一个中间距离D2处，所述中间距离D1或另一个中间距离D2均小于最佳距离Dp，则将会观察到相同的图案发生或多或少的程度的变形。
注意，该最佳距离Dp是在该处图案将会最清晰的距离。因此，可以参考该定义来设计产生器表面。
可能同样存在一个最小距离D0，低于该最小距离D0，不形成图案。作为一般规则，该最小距离D0相对较短。该最小距离D0可以是几厘米，或甚至几毫米，这取决于应用(例如机动车辆发光装置的应用)。在后一种情况下，它可以小于1厘米(cm)。
同样地，一旦光线穿过但是在更大的最大距离(未示出)处之后，图案则不会丢失。然而，相对于光线的交叉距离(所述交叉距离比被认为图案在该处丢失的距离被限定得更加精确)，设计产生器表面更为容易。在本申请中，该光线交叉距离因此被称为最佳传播距离或最佳距离。
换句话说，可用范围包括从最佳距离Dp到该最大距离的下游部分，以及从最小距离D0到最佳距离Dp的上游部分。如果在那里放置屏幕，则可以在最佳距离Dp处观察到的图案在这些上游部分和下游部分内依然是可识别的。
在本发明的情况下，该下游部分通常可以具有与上游部分不同的值。特别是，它可能少于上游部分的值一半以上。
例如，在具有足够的封闭外透镜部分的光中，具有20cm的最佳距离Dp，1cm的最小距离D0，上游部分的值可以为19cm，并且下游部分可小于9.5厘米。
特别地，所述焦散产生器10及其局部变化使得被传播图案被投射到形成屏幕的目标表面上，以在那里形成光图案(称为目标图案)。该目标表面从发光装置1的外部可见，并且位于可用范围内的距离处。目标表面可以位于最佳距离Dp处或接近最佳距离Dp，这提高了清晰度。目标表面是车辆在其上行驶的表面，尤其是道路的一部分。
作为一般规则，为了形成产生器表面12，后者的计算尤其考虑到了期望显示的目标图案、目标表面的形状和其相对于形成目标图案的光线的布置以及与由光束产生器3发射的光线r1、r2、r3的给定分布，尤其是光线r1、r2、r3在所述焦散产生器10上的入射。
根据本发明，给定的分布可以对应于如图3所示的基本上平行的光线r1、r2、r3，或者，特别地，如图1和2所示，对应于基本上全局地分布在发射锥14中的光线，特别是在发散的光源(如LED)的情况下。这简化了在所述焦散产生器10上建立光线的入射角，从而简化了产生器表面12的计算。
为此，可以认为给定分布使得对于垂直于传播方向的任何平面，在该平面的任何点处，在该点处入射的一条或多条光线来自单个方向。实际上，由LED发射的光线的分布基本上对应于这种给定的分布。
为了简化计算，所述表面可以包括很多离散的基本表面，并将后者与前一段中提到的点进行比较。
转向指示发光装置1可以在没有光束产生器3但是具有安装部分2的情况下装运，所述转向指示发光装置1旨在安装在所述安装部分2上，以便光线r1、r2、r3入射在所述产生器表面12上。
特别地，该安装部分2和光束产生器3可以使得当安装时由光束产生器3发射的光束相对于所述焦散产生器10具有给定的整体方向。因此，在组装时不需要调整该定向，使得该方向对应于能够产生目标图案的布置。
值得注意的是，这些焦散产生器表面在光束产生器3的定位方面并不需要很高的精度。因此简化了组装。
在图1所示的例子中，光束产生器3安装在安装部分2上。
光束产生器3在此可以由发光二极管(LED)形成。在图1中，概略地示出了LED的光发射元件4，所述光发射元件4顶部粘有透明保护罩5。
目标表面是车辆外部的表面(例如道路)。
计算该产生器表面12的方法可以遵循以下步骤，其一个示例在图9a至9f中示出：
-在步骤E1中，称为上游步骤，如图9a所示，考虑到光线r1、r2、r3的给定的分布，建立限定光线r1、r2、r3、r4、r5的入射角及它们在给定的整体形状13的每个点处的分布的关系；另外，也可以在所述焦散产生器10上的给定的整体形状13的水平上定义每个点(称为物点p1、p2、p3、p4、p5)处的亮度；
-在步骤E2中，称为下游步骤，其可以在所述上游步骤E1之前、之后或与所述上游步骤E1同时执行，在目标表面上限定发光分布，使得可以获得目标图案，并且因此，定义目标表面19的每个点(称为目标点p'1、p'2、p'3、p'4)处的亮度；
-然后，在图9b所示的相关步骤E3中，值得注意的是，建立每个物点p1、p2、p3、p4、p5和每个目标点p'1、p'2、p'3、p'4之间的关系，使得接收光的每个目标点p'1、p'2、p'3、p'4仅与一个或一组物点p1、p2、p3、p4、p5相关联，使得可以获得需要形成图案的这些点处的亮度；
-此后，在图9c至9f中所示的局部变化的定向的步骤E4/E5中，依赖于通过在相关步骤E3中建立的关系相关联的目标点和物点，确定将施加于整体形状的局部变化的定向，使得入射在物点p1、p2、p3、p4、p5处的光线r1、r2、r3、r4、r5偏离，从而通过这种关系使得它们能够到达与之相关联的目标点p'1、p'2、p'3、p'4。
上游步骤E1考虑到光线在到达给定的整体形状13的水平时的分布。未示出的最简单的情况是，例如如图1和9a所示，由透明板形成的光学元件10的入射面11和产生器表面12的给定的整体形状13是平的，并且具有发射平行光线的光束产生器3，如图3所示。
在这种简单的情况下，光束产生器3和所述焦散产生器10使得光线垂直于入射面11。因此，这些光线在遇到出射面之前不会偏离，所述产生器表面形成在所述出射面上。
图1和2以及图9a至9f的实施例表示一种中间情况，在所述中间情况中，光线在光束产生器3的出口处被分布在初始锥体14中，然后由平的入射面折射，因此保持内接在锥形中，使得能够容易地确定光线r1、r2、r3、r4、r5在整体形状13上的入射角，从而容易地确定光线r1、r2、r3、r4、r5在产生器表面12上的入射角。
图3的实施例代表另一种中间情况，在所述中间情况中，光线r1、r2、r3的分布最初更简单，因为它们在光束产生器3的出口处是平行的。另一方面，它们然后被入射面11不同地折射，因为后者是弯曲的，例如具有圆形或椭圆形截面的圆柱体。不过，在曲率被限定后，使得可以确定光线r1、r2、r3在它们到达产生器表面12的给定的整体形状13的水平时的定向，产生器表面12的部分也是弯曲的。
在图3所示的例子中，光学元件是弯曲的透明板，所述光学元件的入射面11和产生器表面12的总体形状13是圆柱形的。为了具有平行光线，光束产生器3可包括光源6(例如发光二极管)以及准直透镜7，所述准直透镜7的屈光部使得光线能够平行定向。
不过，可以设想更复杂的情况，包括
-分布在发射锥中的光线；
-弯曲的，特别是圆柱形的入射表面；以及
-给定的弯曲整体形状的产生器表面。
同样地，可以设想其他给定的光线的分布。
关于下游步骤E2，对于目标表面19来说，最简单的情况是目标表面19是平的并且垂直于将要计算的到达产生器表面12的整体形状13的水平处的光线的整体发射方向。目标图案则对应于被传播图案。
在更复杂的情况下，必须考虑平面目标表面的定向，所述定向与到达产生器表面的水平处的光线的整体传输方向成一定角度。不过，这种确定仍然很简单。当目标表面不是平面时，它更复杂，但是可实现。然后必须考虑其形状，特别是通过公式来定义它以确定光分布，以便能够在被投射时观察目标图案。在所有这些更复杂的情况下，被传播图案如果被限定在垂直于其传播方向的平面中，则与目标图案不同。
此后，可以使用各种各样的方法来执行步骤E3：使入射在产生器表面12的整体形状13上的光线与目标表面19上的光分布相关联。
如上所述，该相关步骤使得能够确定给定的整体形状13的哪个物点p1、p2、p3、p4、p5与目标表面19的哪个目标点p'1、p'2、p'3、p'4相关联。
由于上游步骤E1，光线r1、r2、r3、r4、r5在到达产生器表面12的给定的整体形状13的水平处时的定向是已知的。此外，目标点p'1、p'2、p'3、p'4与物点p1、p2、p3、p4、p5之间的相关性决定了光线r1、r2、r3、r4、r5的定向，所述光线r1、r2、r3、r4、r5离开该给定的整体形状13，以将物点p1、p2、p3、p4、p5连接到与它们相关的目标点p'1、p'2、p'3、p'4。
因此，通过计算在给定的整体形状13的所有点处相对于该给定的整体形状13将要分配给出射面的变化，这使得能够执行定向步骤E4/E5，所述定向步骤E4/E5使得限定产生器表面12成为可能。
一旦完成该计算，因而就可以看出，依赖于局部变化的幅度，产生器表面12处于与给定的整体形状13相距或多或少的距离处。为了细化产生器表面12的计算，考虑到光线以光线的相对于先前获得的发生器表面的形状的偏离并且不再相对于给定的整体形状的偏离而到达，因此可以重复上游步骤和下游步骤以及定义步骤。该表面的精度以及图像的清晰度因此将随着迭代的次数而改善。而且，这也使产生器表面平滑。
为了执行定向步骤，可以使用笛卡尔(Descartes)定律，在一些英语国家也被称为Snell定律，或者再次使用Snell-Descartes定律。
因此，在子步骤E4中，如图9c和9e所示，对于给定的整体形状13的或先前计算的产生器表面的物点p1、p2、p3、p4、p5，利用光线r1、r2、r3、r4、r5的到达方向和离开方向，可以确定出射面在该点处的切线
Figure BDA0003493499120000131
和法线
Figure BDA0003493499120000132
出射面使沿相应的折射方向到达的每个入射光线r1、r2、r3、r4、r5偏离。
在子步骤E5中，如图9d和9f所示，具有这些法线的产生器表面12通过确定所有法线
Figure BDA0003493499120000133
(也称为法向场)来确定。
图9c和9d示出了这两个子步骤的执行，其中在物点p1、p2、p3的水平处进行了放大，为了更加清楚，未在图9c和9d中标注。
图9e和9f示出了这两个子步骤的执行，其中在物点p4、p5的水平处进行了放大，为了更加清楚，未在图9e和9f中标注。
在图2中，可以看到产生器表面12相对于给定的整体形状13的局部变化，所述给定的整体形状13在该示例中是平面。这些局部变化对应于斜度的变化，所述斜度的变化由在局部变化的水平处的产生器表面12的法线
Figure BDA0003493499120000134
和/或切线
Figure BDA0003493499120000136
定义。这样的结果是该产生器表面12脱离整体形状13并形成凸起和凹陷。
为了更加清楚，此处仅显示产生器表面12上的三个点的法线
Figure BDA0003493499120000135
和切线
Figure BDA0003493499120000137
但是对于所有点计算法线和/或切线。
在本申请中，局部变化的幅度可以被定义为沿着整体形状13的给定点处的法线在局部变化和所述整体形状13之间的距离。
如果整体形状是平面的，如图1和2所示，则给定的整体形状上的任何点都可以通过垂直于该整体形状13的单个方向z上的尺寸来限定。
在图2中，可以看到最小幅度a1，因为最小幅度a1位于产生器表面12的上游侧，按惯例为负的，以及可以看到位于产生器表面12的下游的最大幅度a2，按惯例为正的。
注意，在所示的方法中，可以将表面划分为多个离散的基本表面，并将后者与提到的点p1、p2、p3、p4、p5、p'1、p'2、p'3、p'4进行比较。
图5示出了被传播图案16，如将在垂直于传播方向并且距离等于或接近传播距离的平面屏幕上所见的。如果目标表面也是平面并且被如此定向，则该被传播图案16也将是图5中所见的目标图案16'。否则，它将变形。
图6中示出了使得能够产生该被传播图案16的产生器表面12。由于在该表面12上形成的浮雕，因此可以看到局部变化以及由该浮雕形成的物体图案15。在图6中象征性地表示的该物体图案15对应于被传播图案16的扭曲形状。
如果图5的图案也需要是由观察行车道的驾驶员或者第三方观察者所观察的目标图案16'，则目标图案是通过使入射光线相对于行车道掠过(graze)(因为例如来自前照灯、后灯或转向信号灯)而形成的，被传播图案于是必须相对于目标图案扭曲，以观察道路上的星星，如图5所示。
根据本发明，并且如图1和2所示，产生器表面12可以是这样的，并因此被计算，使得对于产生器表面12的大部分(即代表该表面的大部分的平滑部分)，从一个局部变化到另一个的通道是平滑的。图2所示部分尤其是这种情况。如果用于计算，局部变化不被视为点，而是作为产生器表面的小区域，特别地是无限小的区域，此外，产生器表面12可以使得对于这些平滑部分来说，局部变化是平滑的。
特别地，平滑部分中的一个可具有代表产生器表面的大部分的表面。
第一示例计算方法可用于计算该产生器表面12。这是Yue等人的文件[1]中公开的方法。该文件特别指出了从给定示例开始，构造产生器表面12的各种步骤，特别是建立产生器表面12的点与目标表面的点之间的关系。
该第一方法示例使得能够获得完全平滑的产生器表面12。从一个局部变化到另一个局部变化的通道是平滑的。
为了建立相关步骤的关系，特别是如在该第一方法中那样，将条件设置为在物点和目标点之间建立双射。因此，整个产生器表面12使得，
-每个局部变化使入射光线偏离以形成目标图案16'的一个且仅一个部分，所述目标图案16'的一个且仅一个部分不同于由其他局部变化形成的目标图案的部分，并且
-对于整个目标图案，目标图案的每个部分接收来自一个且仅一个局部变化的光线。
该方法能够实现良好的亮度梯度和良好的分辨率。它可以例如用于生产图1中的产生器表面12。
根据其他方法，为了改善对比度并且具有较暗区域和具有最大亮度的区域，可以调整局部变化，使得产生器表面12具有一个或多个边缘。
根据情况，产生器表面12包括：
-至少一个边缘，所述至少一个边缘界定产生器表面的具有不同定向的部分以便产生散度，使得目标图案的某些区域几乎不接收光线，甚至根本不接收光线，从而形成暗区，和/或
-至少一个边缘，所述至少一个边缘界定产生器表面的具有不同取向的部分以便产生会聚度，使得目标图案的某些区域接收来自该产生器表面的多个局部变化和/或多个部分的光线。
这显着地使得能够生产具有光线或非常清晰的笔迹的图案。
为此可以使用第二种计算方法来计算产生器表面12，例如，如Schwartzburg等人的文件[2]中所公开的。
在该第二种方法中，在相关步骤中不使用双射约束。该方法更复杂但能够获得更高的对比度(即亮区和暗区之间的更高的比率)。事实上，该方法使得获得的区域比上述的Yue等人的方法的获得的区域更暗。利用该第二种方法，因此可以在暗区和亮区之间获得更明显的分界。远离边缘的部分是平滑的，从一个局部变化到另一个局部变化的通道是平滑的。
例如，在图9a至9f中，所使用的方法没有施加双射约束来建立目标图案。在某些位置，多个物点p4、p5对应于单个目标点p'4。该结果是产生器表面12具有斜度变化不连续性的特征，对应于产生器表面12上的向外边缘18，并且因此在入射光线的方向上向内。在该边缘18的每一侧上的局部变化使得能够将光线r4、r5集中在目标表面的线上，例如以形成锐利的强烈线。
远离该边缘18，特别是在其上方和下方，在不限制它的情况下，相关步骤E3导致在相应的物点p1、p2、p3与相应的目标点p'1、p'2、p'3之间的双射关系。
无论采用何种方法，产生器表面12上的每个点因此与对应于距整体形状13的距离的幅度相关联，该幅度被沿平行于该点处的整体形状13的法线的方向限定。
如图1和3所示，例如，平面被认为包括入射光束的整体方向。在该平面中考虑了矩形17，焦散产生器10被外接在该矩形17中，并且该矩形17具有的侧边长度可以是在局部变化的水平处相对于给定的整体形状13比每个局部变化的幅度大四倍，并且特别是大六倍，并且因此比最大幅度大六倍。
此外，局部变化可以具有与给定的整体形状形成角度α的切线
Figure BDA0003493499120000161
所述角度α在-60度和60度之间(包括端值)，特别是在-30度和30度之间(包括端值)。
组合这些斜度和幅度条件产生最佳结果，特别是在对比度和清晰度方面，特别是使得被传播图案能够在可用范围内传播，特别是在最佳距离Dp处。
应注意，光束产生器3的光源4、6相对于产生器表面12越小，投射的图案越接近用于构造产生器表面的所需的图案。例如，焦散产生器10被外接的矩形17的侧边长度可以比该光源3、6的侧边长度大至少十倍，特别是三十倍，特别是当该光源是发光二极管时。
图1至3的两个实施例针对通过折射起作用的焦散产生器10。
这里，产生器表面12形成在专门用于此的光学元件10上。不过，它同样地可以形成在具有其他功能的元件上，例如光学透镜、遮蔽件、转向信号灯或安装有本发明的发光装置的机动车照明和/或信号装置的封闭外透镜。
在本申请中，“遮蔽件”表示旨在遮蔽某些元件(例如电缆、壳体的底部)的饰物。它也被称为挡板。
此外，图1至图3示出了产生器表面12位于焦散产生器10的出射面上的情况。然而，这并不限制本发明，并且一般而言，光学元件可以在入射面和/或出射面上具有产生器表面。
图8示出了第三实施例，在第三实施例中，光学元件10'或焦散产生器10'通过反射起作用。
此处，焦散产生器10'是一个反射镜，所述反射镜的反射表面形成产生器表面12'，围绕其平面整体形状13'具有局部变化的特征。
该反射镜10'可以具有一个或多个边缘。此处，存在向内边缘18'，即形成凹陷的底部，从而界定具有彼此面对的取向的表面部分，因此表面部分能够在目标图案上产生特定形状的强烈光线(未示出)。
可以将相同的构造方法应用于该反射性产生器表面12'，在该方法的各个步骤期间考虑它是反射而不是折射的问题。
在这种情况下，由于光线r1、r2、r3、r4根据给定的分布直接地到达产生器表面12并且也直接地离开，上游步骤被简化。
图7示出了根据本发明的发光装置的第一示例。在所示的情况下，具有纵向轴线X的车辆20配备有根据本发明的两个发光装置，所述两个发光装置在此分别集成在右后灯21和左后灯22。
例如，这两个后灯21、22中的每一个包括壳体和封闭壳体的相应的外透镜。每个封闭外透镜包括其位于外透镜和外部之间的屈光部形成产生器表面的部分。这些产生器表面中的每一个接收来自相应的后灯21、22的光源的一些光线。同样地，可以设置专门地用于该产生器表面的光源。
右后灯21的产生器表面适于在道路上产生目标图案23，形成由三个三角形构成的图案，从而在车辆变向至箭头X示出的行驶方向的右侧时提醒跟随车辆。
图7是俯视图，该图案伸展开来，但是由跟随车辆感知到的是较少地伸展。由相应的产生器表面的浮雕形成的物体图案(未示出)具有该目标图案的扭曲形状，该目标图案由三个三角形构成。
在这个例子中，很明显，在传播方向上，产生器表面和目标表面，即道路，之间的图案距离将依赖于车辆20的行驶姿态(例如其是否满载)而变化。这里，产生器表面使得，当车辆20的行驶姿态是水平的时，在水平道路上，在被传播图案的传播方向上，给定的最佳距离Dp大于在产生器表面与道路之间的距离，例如是其两倍。这使得可以具有可见的清晰的目标图案，无论车辆20的方向如何，特别是其行驶姿态。因此，目标图案在上升、下降、制动或加速时，无论负载如何，都保持可见。
在该示例中，右后灯21的产生器表面接收来自能够产生转向指示信号的光源的光线。
应注意，灯可以根据图1和3中所示的原理同样地构造。在这种情况下，产生器表面不是形成在封闭壳体8的封闭外透镜9上，如上所述，而是形成在透明板10上，所述透明板10专门地设计成具有产生器表面。
在本发明中，目标图案可以是标志、图标(象形符号)、几何图形或其组合、或者多个标志、图标(象形符号)、几何图形的组合或者其组合，例如一个标志与一个或数个象形符号的组合。有利地，象形符号具有易于识别的形状，例如V形、三角形或圆形。有利地，图标显示直的或弯的(弯曲的)箭头。
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Claims (12)

1.一种车辆转向指示发光装置，包括：
-光学元件(10、10')，所述光学元件(10、10')具有受控的焦散产生器表面(12、12')，该产生器表面是一个反射表面或折射表面，根据给定的整体形状(13、13')延伸并且围绕该给定的整体形状具有局部变化，这些局部变化分布在整个所述产生器表面上，以便这些局部变化在整个产生器表面上赋予形成物体图案(15)的浮雕，这些多种局部变化使得所述产生器表面的大部分是平滑的并且使得对于入射在整个所述产生器表面上的光束(r1,r2,r3)，这些光线具有给定的分布，所述产生器表面依赖于具有不同定向的光线遇到的局部变化而使具有所述不同定向的光线偏离，从而形成偏离光束，所述偏离光束在沿上游方向延伸并且延伸至少远达给定的有限最佳传播距离(Dp)的可用范围上传播可识别的被传播图案(16)，，该被传播图案对应于物体图案的扭曲形状；
-安装部分(2)，根据给定的分布能够在所述安装部分(2)上安装有光线的光束产生器(3)，使得光线入射到所述产生器表面；
光学元件使得被传播图案被投射到目标表面上，所述目标表面在发光装置的外部是可见的并且位于所述可用范围内和/或位于基本上等于所述最佳距离的距离(D1、D2)处。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述给定分布基本上使得对于横向于传播方向的任何平面来说，在该平面的给定点处，在该点处入射的一条或多条光线(r1，r2，r3)来自一个方向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述给定的分布对应于发光二极管的分布。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述发光装置包括与所述给定的分布一致的光线(r1，r2，r3)的光束产生器(3)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述产生器表面包括至少一个平滑部分，所述至少一个平滑部分的表面代表产生器表面(12、12')的大部分，从一个局部变化到另一个局部变化的通道在该平滑部分内是平滑的。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中，全部产生器表面(12)都是平滑的，从一个局部变化到另一个局部变化的通道是平滑的。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，一些局部变化之间的通道由边缘(18、18')形成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述光束产生器(3)包括发光二极管(4、5)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述光束产生器(3)包括光源(6)以及光学器件(7)，所述光学器件(7)与所述光源相适应以产生实质上平行的光束(r1、r2、r3)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述光学元件(10')包括反射表面，所述反射表面的至少一部分由所述产生器表面(12')形成。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中，所述光学元件(10')是遮蔽件。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的发光装置，包括壳体和封闭所述壳体的外透镜，由所述发光装置发出的光线通过所述外透镜射出，所述封闭外透镜形成所述光学元件，所述产生器表面形成在所述封闭外透镜的一部分的表面上，所述偏离光束通过折射由光束产生器发出的光线而形成。
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