CN116877947A - 用于实现功能复用的发光装置、光学系统及车灯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及照明技术领域，公开了一种用于实现功能复用的发光装置、光学系统及车灯，所述发光装置包括沿光轴方向依次设置的光源、准直透镜和微透镜阵列结构，所述光源适于发出出射光线并经由所述准直透镜以及所述微透镜阵列结构射出，且所述微透镜阵列结构包括多个光学通道，多个所述光学通道适于组合形成多个子区域，同一所述子区域内的多个所述光学通道适于投影以形成同一图案。本发明通过设置微透镜阵列结构，微透镜阵列结构能够将光源所发出的光线分区域射出，且射出的光线能够实现不同的功能，例如一束实现投影灯效果，一束实现信号灯效果或其他照明效果，以此来实现发光装置的功能复用。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其是涉及一种用于实现功能复用的发光装置。另外，还涉及一种光学系统及车灯。
背景技术
在现有技术中，微透镜阵列（MLA）方案常用于车灯投影，比如迎宾灯、地毯灯等。目前MLA方案的投影用棱镜与聚光用棱镜面型一样，大部分的光束经过投影用棱镜后直接入射到像面上，模组只能用于投影灯功能。
另外，目前车灯复用光学装置投影解析力不高，一般只能用于投影近光截止线，无法投影较为清晰的符号。
有鉴于此，需要研发的一种用于实现功能复用的发光装置以解决上述问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种用于实现功能复用的发光装置及光学系统，能够实现功能复用，使得发光装置同时具备照明和投影功能。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种用于实现功能复用的发光装置，包括沿光轴方向依次设置的光源、准直透镜和微透镜阵列结构，所述光源适于发出出射光线并经由所述准直透镜以及所述微透镜阵列结构射出，且所述微透镜阵列结构包括多个光学通道，多个所述光学通道适于组合形成多个子区域，同一所述子区域内的多个所述光学通道适于投影以形成同一图案。
优选地，所述微透镜阵列结构包括聚光棱镜、投影棱镜、设置在所述聚光棱镜与所述投影棱镜之间的玻璃，以及设置在所述玻璃与所述聚光棱镜之间的铬层，且所述聚光棱镜对应于所述准直透镜的出光面设置。
进一步优选地，所述铬层蚀刻区域形成通光区域，所述通光区域阵列排布以透过经由所述聚光棱镜射出的光线并形成投影图案。
优选地，所述投影棱镜具有投影区域和照明区域，且经由所述投影区域的光线适于向同一设定方向折射，经由所述照明区域的光线适于散射或向四周折射。
进一步优选地，所述投影棱镜适于采用球面结构和/或非球面结构和/或自由曲面结构阵列排布。
优选地，所述透镜棱镜的所述投影区域为球面结构或非球面结构阵列排布时，各光学通道中的所述透镜棱镜的所述投影区域的尺寸小于所述聚光棱镜的通光尺寸。
进一步优选地，所述投影棱镜的所述投影区域为球面结构或非球面结构阵列排布时，所述照明区域设有花纹和/或出光结构。
优选地，所述投影棱镜为自由曲面结构阵列排布时，经由各所述光学通道所对应的各所述自由曲面结构的中心区域的光线适于向设定方向折射，以形成投影效果；经由周侧区域的光线适于向四周发散，以形成照明效果。
本发明第二方面提供了一种光学系统，采用本发明第一方面所述的用于实现功能复用的发光装置。
本发明第三方面提供了一种车灯，采用本发明第二方面所述的光学系统。
通过上述技术方案，本发明的用于实现功能复用的发光装置通过设置微透镜阵列结构，微透镜阵列结构能够将光源所发出的光线分区域射出，且射出的光线能够实现不同的功能，例如一束实现投影灯效果，一束实现信号灯效果或其他照明效果，以此来实现发光装置的功能复用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明仅实现投影功能的发光装置的结构示意图；
图2a为本发明仅实现投影功能的发光装置的铬层所形成的投影图案阵列排布的正视图；
图2b为本发明仅实现投影功能的发光装置的铬层单个图案的投影图；
图3为本发明仅实现投影功能的发光装置的投影棱镜的位置示意图；
图4为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的投影棱镜的另一种结构示意图；
图5为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的微透镜结构阵列中光线经过投影区域的光路示意图；
图6为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的微透镜结构阵列中光线经过照明区域的光路示意图；
图7为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的投影棱镜的正视图；
图8为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的投影效果图；
图9为本发明具体实施方式的用于实现功能复用的发光装置的投影方向示意图。
附图标记说明：
1、光源；
2、准直透镜；
3、微透镜阵列；31、聚光棱镜；32、铬层；33、玻璃层；34、投影棱镜；341、投影区域；342、照明区域；343、透镜区域；344、平面区域。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “设置”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1或图4，本发明具体实施方式的一种用于实现功能复用的发光装置，包括沿光轴方向依次设置的光源1、准直透镜2和微透镜阵列3结构，其中，光源1适于发出出射光线并经由准直透镜2以及微透镜阵列3结构射出，且微透镜阵列3结构包括多个光学通道，多个光学通道适于组合形成多个子区域，同一子区域内的多个光学通道适于投影以形成同一图案，且微透镜阵列3的若干个光学通道中的聚光棱镜31、铬层32和投影棱镜34一一对应。即当光源1发出的光线被准直透镜2收集并以准直光线射入到微透镜阵列3中后，光线从不同的子区域中射出。
另外，铬层32上设有多个投影图案，多个投影图案阵列排布如图2a所示，单个投影图案如图2b所示，且多个投影图案中所透出的光线所形成的图案可以相同，也可以不同。
因此，通过对透镜棱镜划分区域，能够实现不同子区域内的功能复用，在此可实现照明和投影功能的复用。
其中，光源1可采用卤素灯、LED光源1和激光光源1。
具体地，微透镜阵列3结构包括聚光棱镜31、投影棱镜34以及设置在聚光棱镜31和投影棱镜34之间的玻璃，并且在玻璃与聚光棱镜31之间设有铬层32，铬层32上设有多种投影图案。通过铬层32的设置，能够对出射光线形成遮挡以产生不同的投影图案。且聚光棱镜31对应于准直透镜2的出光面设置，以能够完全接收经过准直透镜2准直校正后所射出的光线。且当光线通过聚光棱镜31的校正射入投影棱镜34后，由于投影棱镜34具有投影区域341和照明区域342，当光线射入投影区域341后，即会通过透镜棱镜形成投影图案射出，当光线射入照明区域342后，即会通过投影棱镜34形成照明光束射出，且经过投影区域341的光线向θ1（arctan（h/d2））~θ2（arctan（h/d1））角度内折射，经过照明区域342的光束在表面产生散射或向各个方向发生折射。投影棱镜34所射出的光线的投影方向为以水平线逆时针旋转θ1（arctan（h/d2））角度和θ2（arctan（h/d1））角度夹角。
参见图3，微透镜阵列3结构中还包括透镜区域343和平面区域344，其中透镜区域343内设有投影棱镜34，平面区域344则不设置投影棱镜34。
更具体地，投影棱镜34可采用球面结构、非球面结构、自由曲面结构等分别阵列排布，也可以采用球面结构、非球面结构以及自由曲面结构中的两种或多种结构之间的相互组合。
投影棱镜34的投影区域341和照明区域342如图7所示，其中圆形部分为投影区域341，其他部分为照明区域342。
参见图5，当光线通过聚光棱镜31射入玻璃层33后最终从投影棱镜34射出，射出时部分光线经过投影区域341射出，且射入投影区域341的光线均为经过聚光棱镜31的聚焦后的光线，聚焦后的光线射入玻璃层33后入射角度不发生偏转。因此，经过汇聚后的光线能够被投影区域341所完全接收，然后通过透镜区域343将光线形成投影图案射出。
参见图6，而当光线经过聚光棱镜31后没有被汇聚于投影区域341，即被聚集于照明区域342后，经过照明区域342的光线在出射时能够形成扩散光，以此来扩大照明范围，并且，照明区域342发出的光线与投影区域341发出的光线之间不会产生互相干涉，以此来保证最终所形成的照明图案和投影图案的成像效果。
参见图7，另外，当投影棱镜34的投影区域341为投影区域341为球面结构或非球面结构阵列排布时，各光学通道中的透镜棱镜的投影区域341的尺寸小于聚光棱镜31的通光尺寸。
参见图4，且在投影棱镜34的投影区域341的出光结构为球面结构或非球面结构阵列排布时，光线经过照明区域342射出时，照明区域342的出光面上设有花纹和/或微小光学结构，该微小光学结构可以采用微小球面阵列结构、方形阵列结构或柱面阵列结构中的一种或多种的组合。
参见图8至图9，而当投影棱镜34为自由曲面结构阵列排布时，经由各光学通道所对应的各自由曲面结构的中心区域的光线适于向设定方向折射，以形成投影效果，其中，设定的角度为θ1（arctan（h/d2））~θ2（arctan（h/d1））角度范围；经由自由曲面结构的边缘区域的光线适于向四周发散，以形成照明效果。因此，通过投影棱镜34使得光线经过投影棱镜34不同区域时能够产生不一样的光线折转效果，其中通过投影区域341的光线入射到像面形成投影图案，而经过照明区域342的光线发散形成照明效果。这种通过单光路设计方式形成投影和信号照明的功能复用效果，且整体不仅结构简单、装配方便，而且投影效果清晰、可制造性高。
本发明的一种光学系统，采用了本发明上述任一实施例所述的用于实现功能复用的发光装置，通过投影棱镜进行划分区域的设计实现了功能复用，使光学系统所采用的发光装置具有照明A和投影B功能。
本发明的一种车灯，采用了本发明的一种光学系统，因此也具有上述优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，包括沿光轴方向依次设置的光源（1）、准直透镜（2）和微透镜阵列（3）结构，所述光源（1）适于发出出射光线并经由所述准直透镜（2）以及所述微透镜阵列（3）结构射出，且所述微透镜阵列（3）结构包括多个光学通道，多个所述光学通道适于组合形成多个子区域，同一所述子区域内的多个所述光学通道适于投影以形成同一图案。
2.根据权利要求1所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述微透镜阵列（3）结构包括聚光棱镜（31）、投影棱镜（34）、设置在所述聚光棱镜（31）与所述投影棱镜（34）之间的玻璃层（33），以及设置在所述玻璃层（33）与所述聚光棱镜（31）之间的铬层（32），且所述聚光棱镜（31）对应于所述准直透镜（2）的出光面设置。
3.根据权利要求2所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述铬层（32）蚀刻区域形成通光区域，所述通光区域阵列排布以透过经由所述聚光棱镜（31）射出的光线并形成投影图案。
4.根据权利要求3所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述投影棱镜（34）具有投影区域（341）和照明区域（342），且经由所述投影区域（341）的光线适于向同一设定方向折射，经由所述照明区域（342）的光线适于散射或向四周折射。
5.根据权利要求4所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述投影棱镜（34）适于采用球面结构和/或非球面结构和/或自由曲面结构阵列排布。
6.根据权利要求5所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述投影棱镜（34）的所述投影区域（341）为球面结构或非球面结构阵列排布时，各光学通道中的所述投影棱镜（34）的所述投影区域（341）的尺寸小于所述聚光棱镜（31）的通光尺寸。
7.根据权利要求5所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述投影棱镜（34）的所述投影区域（341）的出光结构为球面结构或非球面结构阵列排布时，所述照明区域（342）处设有花纹和/或出光结构。
8.根据权利要求7所述的用于实现功能复用的发光装置，其特征在于，所述投影棱镜（34）为自由曲面结构阵列排布时，经由各所述光学通道所对应的各所述自由曲面结构的中心区域的光线适于向设定方向折射，以形成投影效果；经由周侧区域的光线适于向四周发散，以形成照明效果。
9.一种光学系统，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的用于实现功能复用的发光装置。
10.一种车灯，其特征在于，采用权利要求9所述的光学系统。
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