CN114216097A - 实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统 - Google Patents

实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，包括平行光发射装置和内透镜；所述平行光发射装置设置在所述内透镜的一侧，所述平行光发射装置与所述内透镜相互平行设置；所述内透镜接收所述平行光发射装置发出的光线；所述内透镜为以多个直径相同的圆形为底面拉伸得到的柱体结构；多个所述圆形的圆心位于一条直线上，相邻两个圆形之间部分重合，多个所述圆形的圆心等距分布在所述直线上。本发明既能实现光线的大角度扩散，又能实现从各个视角看是一致性的，满足均匀性一致性。

Description

实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统
技术领域
本发明涉及汽车车灯技术领域，具体地，涉及一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统。
背景技术
车灯技术发展和客户造型需求的趋势使光导使用越来越频繁，光导在满足美观和造型及灵活性上具有极大优势，并且均匀性好，深得主机厂和购车用户喜爱，虽然光导点亮效果均匀，但是光导均匀性受到以下几点限制：光导实现点亮均匀，但光导设计需要满足的光效法规要求主要是基于正向视角及其附近区域，因此正向视角机器附近区域的光导实现均匀性是很高的，然而大角度区域光效是较低的，进而导致光导在大角度区域范围扩散角度是有限的，大角度区域的均匀性是一个需要解决的问题。另外，除了单独考虑大角度光导难以解决均匀性问题之外，光导在不同角度观察的均匀性存在很大区别，即光导在不同角度观察的点亮均匀的一致性是很低的，伴随着用户审美和要求的不断提高，这一问题越来越亟需解决。光导方案能实现点亮均匀，但均匀性能够保持较好的范围较小，观察角度达到50°左右或者以上时均匀性无法保证。
平行光发射装置可以为任意产生平行光的光导：LED光源、面光源、产生平行光的组件等。现有技术中平行光发射装置出射的光线将直接经外透镜射出，而这种做法的缺陷在于：为满足法规要求，出射的光将朝着行车方向出射，以满足行车方向的亮度要求，虽然在不同的角度观察车灯都能够观察到均匀的光线，但在不同的观察角度其观测到的光线亮度是不同的。如图1所示，V1、V2、V3各方向可分别观察到出射均匀的光线，但观测到的光线的亮度是依次减弱的，进而导致了均匀性一致性的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统。
根据本发明提供的一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，包括平行光发射装置和内透镜；
所述平行光发射装置设置在所述内透镜的一侧，所述平行光发射装置与所述内透镜相互平行设置；所述内透镜接收所述平行光发射装置发出的光线；
所述内透镜为以多个直径相同的圆形为底面拉伸得到的柱体结构；多个所述圆形的圆心位于一条直线上，相邻两个圆形之间部分重合，多个所述圆形的圆心等距分布在所述直线上。
优选的，所述内透镜包括透镜本体、入光面以及出光面；
所述入光面和所述出光面设置在所述透镜本体上，所述入光面和所述出光面位于所述透镜本体的两侧；所述平行光发射装置位于在所述入光面所在的一侧。
优选的，所述圆形的直径为1～3毫米。
优选的，相邻所述圆形的圆心之间的距离为所述圆形直径的二分之一。
优选的，所述入光面和所述出光面上均设置有浅皮纹。
优选的，所述内透镜采用聚碳酸酯PC或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了现有光导光线的扩散角度有限的问题；
2、本发明实现了光线大角度扩散后均匀性一致；
3、本发明实现了从各个视角观察光学系统，点亮视觉效果具有高一致性；
4、本发明采用圆形作为底面进行拉伸得到内透镜，圆形好处是扩散角度能满足车灯大角度点亮均匀的要求，同时光效能满足车灯法规要求，大角度和正视角度点亮效果一致性强；
5、本发明的内透镜结构简单，实物件易加工，光学误差小，且生产成本低，报废率少。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有技术中平行光发射装置出射的光线直接经外透镜射出的示意图；
图2为本发明的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统的结构图；
图3为本发明的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统为突出显示内透镜的结构示意图；
图4为本发明的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统的内透镜的裁切示意图；
图5为本发明的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统的内透镜的立体图。
图中示出：
平行光发射装置1 入光面202
内透镜2 出光面203
透镜本体201
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图2～5所示，本实施例提供一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，包括平行光发射装置1和内透镜2。平行光发射装置1设置在内透镜2的一侧，平行光发射装置1与内透镜2相互平行设置，内透镜2接收平行光发射装置1发出的光线，内透镜2为以多个直径相同的圆形为底面拉伸得到的柱体结构；多个圆形的圆心位于一条直线上，相邻两个圆形之间部分重合，多个圆形的圆心等距分布在直线上。
内透镜2包括透镜本体201、入光面202以及出光面203，入光面202和出光面203设置在透镜本体201上，入光面202和出光面203位于透镜本体201的两侧；平行光发射装置1位于在入光面202所在的一侧。入光面202和出光面203上均设置有浅皮纹。
内透镜2采用聚碳酸酯PC或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。在通常设计中，内透镜2采用透明材料即可，优选聚碳酸酯PC或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，无需采用乳化效果材料或散射效果材料，通过透明材料和本实施例的技术方案即可实现现有技术使用成本高的乳化效果材料或散射效果材料才能实现的效果。
现有技术通过乳化材料实现的点亮效果是一整片大面积的均匀效果，而本实施例的每个像素区域是以LED光源为中心展开的，通过本实施例的内透镜结构实现打散和均匀光学效果，光效利用率更高，且当热问题严重导致光源功率不能选择太高或者光学系统无法满足法规光效要求时，本实施例的方案优于现有技术，在保证均匀性的同时，光效高于现有技术。
圆形的直径为1～3毫米，相邻圆形的圆心之间的距离为圆形直径的二分之一。考虑到汽车信号灯视觉效果和加工因素，所以将圆形的直径设置在1～3毫米，根据灯具出光面大小和造型要求实际尺寸可以做相应的调整，直径太大会显得颗粒感太明显，太小不易加工。相邻圆形的圆心之间的距离设置为圆形直径的二分之一，所以裁切的长度可以选取为直径的四分之一，裁切长度太小会导致颗粒感明显，裁切长度太大会导致光的扩散程度减小，大角度不亮。
现有技术中，内透镜都是多个小格子网或者条纹状花纹结构，不仅数量多且存在很多不可避免的台阶面，本实施例的内透镜是多个的两个圆裁切到一起后的内透镜，不存在复杂的花纹和台阶面，更易加工，减小了光学误差，使生产精度无需很高，生产成本低，报废率少，并且能够优化杂散光问题，光效均匀。
在通常设计中，光学系统中至少包括一个平行光发射装置1和内透镜2，也可以是多个平行光发射装置1和内透镜2，本实施例对此不做限制。
在本实施例中，从平行光发射装置发出的平行光进入内透镜，经过内透镜前后表面的两次折射后发生扩散，从各个角度都可以看到每个微型圆柱体发光，微型圆柱组成的出光面被均匀点亮。
本实施例的内透镜结构可以是多个圆柱的整合裁剪，光线通过内透镜后既能实现大角度扩散，又能实现从各个视角看是一致性的，满足均匀性一致性。本实例提供的光学系统可以保证观察角度达到60°左右时的均匀性，但不限于60°。
现有设计光导从大角度看时，因为光导背部的光导齿是比较平的一个面，光打至平面时其所改变的路径是往一个方向，因此光导从正向看时均匀性高，但从大角度看时会看不见或者微弱，即光导齿的平面特性，导致从各个角度看时存在光学效果不一致。如果使光导齿带弧度，使其不完全是平面，弧度必然存在限制，较本发明设计方案的圆弧面，光导齿带弧面面对大角度观察时还是欠缺的。
本发明采用圆弧面，圆弧面能将光打散，并且是能往各个方向将光打散，由于入射面和出射面都是圆弧面，因此是两次打散，使光增加扩散程度，既能满足大角度均匀性又能满足从各个角度观察是一致性的，不会正向视角观察很均匀但大角度观察不均匀或者看不到光。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，包括平行光发射装置(1)和内透镜(2)；
所述平行光发射装置(1)设置在所述内透镜(2)的一侧，所述平行光发射装置(1)与所述内透镜(2)相互平行设置；所述内透镜(2)接收所述平行光发射装置(1)发出的光线；
所述内透镜(2)为以多个直径相同的圆形为底面拉伸得到的柱体结构；多个所述圆形的圆心位于一条直线上，相邻两个圆形之间部分重合，多个所述圆形的圆心等距分布在所述直线上。
2.根据权利要求1所述的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，所述内透镜(2)包括透镜本体(201)、入光面(202)以及出光面(203)；
所述入光面(202)和所述出光面(203)设置在所述透镜本体(201)上，所述入光面(202)和所述出光面(203)位于所述透镜本体(201)的两侧；所述平行光发射装置(1)位于在所述入光面(202)所在的一侧。
3.根据权利要求1所述的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，所述圆形的直径为1～3毫米。
4.根据权利要求3所述的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，相邻所述圆形的圆心之间的距离为所述圆形直径的二分之一。
5.根据权利要求2所述的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，所述入光面(202)和所述出光面(203)上均设置有浅皮纹。
6.根据权利要求1所述的实现信号灯点亮各个角度均匀性一致的光学系统，其特征在于，所述内透镜(2)采用聚碳酸酯PC或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
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