CN117515459A - 实现动态点亮效果的车灯光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现动态点亮效果的车灯光学系统,包括:光源系统和莫尔透镜;所述莫尔透镜的内表面设置有莫尔图像,所述莫尔透镜的外表面设置有光栅图像;所述莫尔图像包括若干个莫尔图像遮光区域和若干个莫尔图像透光区域,所述光栅图像包括若干个光栅遮光区域和若干个光栅透光区域。本发明利用莫尔效应,在透镜上设计光栅和对应的莫尔图像,实现不同角度显示不同的干涉图像,从而实现动态点亮效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车车灯技术领域,具体地,涉及一种实现动态点亮效果的车灯光学系统,尤其是一种利用莫尔效应实现动态点亮效果的车灯光学系统。
背景技术
现有技术在不使用复杂的电路控制和大量光源数量的前提下,无法实现车灯的动态点亮,光学系统的单一组合导致单一的点亮效果。
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动态点亮效果的车灯光学系统。
根据本发明提供的一种实现动态点亮效果的车灯光学系统,包括:光源系统和莫尔透镜;
所述莫尔透镜的内表面设置有莫尔图像,所述莫尔透镜的外表面设置有光栅图像;所述莫尔图像包括若干个莫尔图像遮光区域和若干个莫尔图像透光区域,所述光栅图像包括若干个光栅遮光区域和若干个光栅透光区域;
所述光源系统发出的光线均匀到达所述莫尔透镜的内表面,照射到所述莫尔图像的光线被所述莫尔图像遮光区域遮挡,照射到所述莫尔图像透光区域的光线折射进入所述莫尔透镜,在所述莫尔透镜内传播至所述莫尔透镜的外表面,照射到所述光栅图像的光线被所述光栅遮光区域遮挡,照射到所述光栅透光区域的光线透射至空气中,点亮对应的所述莫尔透镜的区域。
优选的,所述莫尔图像透光区域和所述莫尔图像遮光区域采用如下任意一种设置方式;
方式A:所述莫尔图像透光区域比所述莫尔图像遮光区域凸出于所述莫尔透镜的内表面;
方式B:所述莫尔图像透光区域和所述莫尔图像遮光区域与所述莫尔透镜的内表面共平面;
方式C:所述莫尔图像透光区域一部分比所述莫尔图像遮光区域凸出于所述莫尔透镜的内表面,所述莫尔图像透光区域另一部分和所述莫尔图像遮光区域与所述莫尔透镜的内表面共平面;
所述光栅透光区域以及所述光栅遮光区域采用如下任意一种设置方式:
方式D:所述光栅透光区域比所述光栅遮光区域凸出于所述莫尔透镜的外表面;
方式E:所述光栅透光区域和所述光栅遮光区域与所述莫尔透镜的外表面共平面;
方式F:所述光栅透光区域一部分比所述光栅遮光区域凸出于所述莫尔透镜的外表面,所述光栅透光区域另一部分和所述光栅遮光区域与所述莫尔透镜的外表面共平面。
优选的,通过镭雕工艺形成所述光栅透光区域和所述莫尔图像透光区域。
优选的,相邻的单个所述光栅遮光区域和单个所述光栅透光区域连接形成一个光栅单元;
所述光栅图像包括若干个所述光栅单元,若干个所述光栅单元依次排布设置。
优选的,单个所述光栅遮光区域的宽度为W,单个所述光栅透光区域的宽度为w,其中,W为w的n倍,n为整数,所述光栅单元的宽度为W+w=(n+1)*w。
优选的,单个所述莫尔图像遮光区域对应若干个所述光栅单元设置;
单个所述莫尔图像遮光区域内设置有n+1个遮光条纹图像;
单个所述遮光条纹图像包括若干个遮光条纹,单个所述遮光条纹的宽度等于w,单个所述遮光条纹图像中的相邻所述遮光条纹之间的间隔为W。
优选的,单个所述莫尔图像遮光区域内形成有若干个遮光条纹单元,所述光栅单元和所述遮光条纹单元一一对应设置;
单个所述遮光条纹单元由n+1个遮光条纹构成,n+1个遮光条纹分别是n+1个遮光条纹图像中的其中一个遮光条纹。
优选的,所述光学系统包括光源和散射内配镜;
所述散射内配镜设置于所述光源和所述莫尔透镜之间,所述光源发出的光线经过所述散射内配镜扩散后,均匀点亮整个所述散射内配镜,并经所述散射内配镜折射并散射后到达所述莫尔透镜。
优选的,所述光源系统还包括导光件;
所述导光件为反射碗或光导板,所述光源发出的光线经所述导光件到达所述散射内配镜。
优选的,所述光源系统为OLED面光源光学系统。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明利用莫尔效应,在透镜上设计光栅和对应的莫尔图像,实现不同角度显示不同的干涉图像,从而实现动态点亮效果;
2、本发明利用莫尔效应,不需要复杂的电路和大量的光源,通过在透镜外表面设计特定的光栅图案和透镜内表面设计莫尔图像,来实现不同角度下显示不同图像的动态点亮效果。
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为利用莫尔效应实现动态点亮效果的车灯光学系统的侧视图;
图2为莫尔透镜光学系统出光的光路示意图;
图3为莫尔透镜的断面示意图;
图4为光栅图像的结构示意图;
图5为莫尔图像的结构示意图;
图6为莫尔图像的排列示意图;
图7为莫尔图像的组合示意图;
图8为角度1的视角光线示意图;
图9为第一帧莫尔干涉图像的示意图;
图10为第一帧莫尔图像的示意图;
图11为第一帧莫尔图像模拟点亮的示意图;
图12为角度2的视角光线的示意图;
图13为第二帧莫尔干涉图像的示意图;
图14为第二帧莫尔图像的示意图;
图15为第二帧莫尔图像模拟点亮的示意图;
图16为角度3的视角光线的示意图;
图17为第三帧莫尔干涉图像的示意图;
图18为第三帧莫尔图像的示意图;
图19为第三帧莫尔图像模拟点亮的示意图;
图20为角度4的视角光线的示意图;
图21为第一帧莫尔干涉图像的示意图;
图22为莫尔透镜配合反射碗加散射透镜的光学系统的示意图;
图23为莫尔透镜配合光导板加散射透镜的光学系统的示意图;
图24为莫尔透镜配合OLED的光学系统示意图。
图中示出:
PCB板1 莫尔图像第三帧4113
光源2 莫尔图像透光区域412
散射内配镜3 光栅图像42
莫尔透镜4 光栅遮光区域421
莫尔图像41 光栅透光区域422
莫尔图像遮光区域411 反射碗5
莫尔图像第一帧4111 光导板6
莫尔图像第二帧4112 OLED光源7
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1~24所示,本实施例提供一种实现动态点亮效果的车灯光学系统,包括:背光光学系统和莫尔透镜4,背光光学系统包括光源2和散射内配镜3,设置于莫尔透镜4后方,莫尔透镜4的内表面设置有莫尔图像41,莫尔透镜4的外表面设置有光栅图像42,莫尔图像41包括若干个莫尔图像遮光区域411和若干个莫尔图像透光区域412,光栅图像42包括若干个光栅遮光区域421和若干个光栅透光区域422,光源2发出的光线通过背光光学系统调整传播方向后到达莫尔透镜4,光线再通过莫尔透镜4照射至空气中,点亮整个莫尔透镜4。通过镭雕工艺形成光栅透光区域422和莫尔图像透光区域412。
相邻的单个光栅遮光区域421和单个光栅透光区域422连接形成一个光栅单元,光栅图像42包括若干个光栅单元,若干个光栅单元依次排布设置。
莫尔图像透光区域412比莫尔图像遮光区域411凸出于莫尔透镜4的内表面,光栅透光区域422比光栅遮光区域421凸出于莫尔透镜4的外表面。
单个光栅遮光区域421的宽度为W,单个光栅透光区域422的宽度为w,其中,W为w的n倍,n为整数,光栅单元的宽度为W+w=(n+1)*w。
单个莫尔图像遮光区域411对应若干个光栅单元设置,单个莫尔图像遮光区域411内设置有n+1个遮光条纹图像,单个遮光条纹图像包括若干个遮光条纹,单个遮光条纹的宽度等于w,单个遮光条纹图像中的相邻遮光条纹之间的间隔为W。单个莫尔图像遮光区域411内形成有若干个遮光条纹单元,光栅单元和遮光条纹单元一一对应设置,单个遮光条纹单元由n+1个遮光条纹构成,n+1个遮光条纹分别是n+1个遮光条纹图像中的其中一个遮光条纹。
背光光学系统包括光源2和散射内配镜3,散射内配镜3设置于光源系统2和莫尔透镜4之间,光源系统2发出的光线经散射内配镜3折射并散射后到达莫尔透镜4。
实施例2:
本实施例与实施例1的不同之处在于,背光光学系统还包括导光件,导光件为反射碗或光导板,光源系统2发出的光线经导光件到达散射内配镜3。
实施例3:
本实施例与实施例1的不同之处在于,背光光学系统为OLED面光源光学系统。
实施例4:
本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2、实施例3的更为具体的说明。
如图1所示,为本实施例的利用莫尔效应实现动态点亮效果的车灯光学系统结构示意图,包括PCB板1、光源2、散射内配镜3以及莫尔透镜4。光源2为LED光源。
光源2固定设置在PCB板1上,光源2前面设置有散射内配镜3,散射内配镜3前面设置有莫尔透镜4。
光源2发出的光线通过散射内配镜3折射并散射后,均匀点亮整个散射内配镜3,散射光线再通过莫尔透镜4照射至空气中,点亮整个莫尔透镜4,整体出光的光路示意图如图2所示。
莫尔透镜4通过镭雕工艺实现部分区域透光。在镭雕处理的时候,先将整个莫尔透镜4的内表面和外表面都喷上黑漆,然后利用激光将需要透光的区域的黑漆雕刻去除掉,露出透明区域,使光线可以从透明区域穿透。
莫尔透镜4外表面设置有光栅图像42,其中光栅透光区域422比光栅遮光区域421凸出一些。莫尔透镜4内表面设置有莫尔图像41,其中莫尔图像透光区域412比莫尔图像遮光区域411凸出一些。凸出的面是需要透光的,也就是需要利用激光把黑漆雕刻去除掉的,凸出的这个台阶结构,可以使镭雕区域的边界更清晰,从而使最终的显示效果更清晰更好看。莫尔透镜4的断面图如图3所示。
莫尔透镜4外表面设置有光栅图像42,光栅图像42由规律分布的两部分组成,一部分是光栅遮光区域421,一部分是光栅透光区域422。一个完整的光栅单元由一个光栅透光区域422和一个光栅遮光区域421组成,单个光栅遮光区域421的宽度为W,单个光栅透光区域422的宽度为w,其中W为w的n倍,n为整数,一个完整的光栅单元的宽度为W+w=(n+1)*w。整个光栅图像42由多个完整的光栅单元组成,如图4所示。
莫尔透镜4的内表面设置有设计好的不透光的莫尔图像41。其中,莫尔图像是由多个不同的遮光条纹状的图像组合而成。莫尔图像41的单个条纹宽度由单个光栅透光区域宽度决定,单个条纹宽度等于w,莫尔图像41的图像数量由一个完整的光栅宽度决定,图像数量等于(n+1)。莫尔图像41如图5所示。
莫尔图像41由(n+1)个不同的遮光条纹状的图像组合而成。每个单独的图像由多个间隔W宽度的遮光条纹组成,单个遮光条纹宽度等于w。多个图像的遮光条纹按顺序依次排布,最后组成了完整的莫尔图像41。莫尔图像41的图像排列如图6所示。
莫尔图像41由(n+1)个不同的图像组合而成。本实施例中,莫尔图像41由3个不同的图像组成,莫尔图像第一帧4111,莫尔图像第二帧4112,莫尔图像第三帧4113组合图如图7所示。
由于莫尔透镜4是有一定厚度的,所以不同从不同角度看的时候,莫尔透镜4外表面的光栅图像42会和莫尔透镜4内表面的莫尔图像41干涉,从而显示不同的图像。由观察角度1看向莫尔透镜时,可以看到对应的莫尔图像第一帧4111。莫尔图像第一帧4111和光栅图像42干涉时,人眼看到后,大脑会自动脑补实现一个完整的图像。观察角度1的视角光线如图8所示。观察角度1看到的莫尔条纹干涉图像如图9所示。透过莫尔透镜4外表面光栅看到的莫尔图像部分如图10所示。观察角度1的模拟点亮示意图如图11所示。
由观察角度2看向莫尔透镜时,可以看到对应的莫尔图像第二帧4112。观察角度2的视角光线如图12所示。观察角度2看到的莫尔条纹干涉图像如图13所示。透过莫尔透镜4外表面光栅看到的莫尔图像部分如图14所示。观察角度2的模拟点亮示意图如图15所示。
由观察角度3看向莫尔透镜时,可以看到对应的莫尔图像第三帧4113。观察角度3的视角光线如图16所示。观察角度3看到的莫尔条纹干涉图像如图17所示。透过莫尔透镜4外表面光栅看到的莫尔图像部分如图18所示。观察角度3的模拟点亮示意图如图19所示。
当观察角度继续变化时,由观察角度4看向莫尔透镜时,又可以看到对应的莫尔图像第一帧4113。观察角度4的视角光线如图20所示。观察角度4看到的莫尔条纹干涉图像如图21所示。
当观察角度持续变化时,可以看到干涉图像依次变化。莫尔图像可以做成连续变化的动画图像,实现更丰富多变的动态点亮效果。
点亮莫尔透镜4的背光光学系统可以有多种选择。可以是本案例前面提到的LED光源加散射透镜的光学系统,也可以是反射碗加散射透镜的光学系统,如图22所示,也可以是光导板加散射透镜的光学系统,如图23所示,也可以是OLED面光源光学系统,OLED面光源光学系统包括OLED光源7,如图24所示。无论背光系统选择什么样的光学系统,和莫尔透镜4搭配点亮时,都可以达到本案例提到的动态变化的点亮效果。
本发明利用莫尔效应,在透镜上设计光栅和对应的莫尔图像,实现不同角度显示不同的干涉图像,从而实现动态点亮效果。
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 (10)
1.一种实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,包括:光源系统和莫尔透镜(4);
所述莫尔透镜(4)的内表面设置有莫尔图像(41),所述莫尔透镜(4)的外表面设置有光栅图像(42);所述莫尔图像(41)包括若干个莫尔图像遮光区域(411)和若干个莫尔图像透光区域(412),所述光栅图像(42)包括若干个光栅遮光区域(421)和若干个光栅透光区域(422);
所述光源系统发出的光线均匀到达所述莫尔透镜(4)的内表面,照射到所述莫尔图像(41)的光线被所述莫尔图像遮光区域(411)遮挡,照射到所述莫尔图像透光区域(412)的光线折射进入所述莫尔透镜(4),在所述莫尔透镜(4)内传播至所述莫尔透镜(4)的外表面,照射到所述光栅图像(42)的光线被所述光栅遮光区域(421)遮挡,照射到所述光栅透光区域(422)的光线透射至空气中,点亮对应的所述莫尔透镜(4)的区域。
2.根据权利要求1所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,所述莫尔图像透光区域(412)和所述莫尔图像遮光区域(411)采用如下任意一种设置方式;
方式A:所述莫尔图像透光区域(412)比所述莫尔图像遮光区域(411)凸出于所述莫尔透镜(4)的内表面;
方式B:所述莫尔图像透光区域(412)和所述莫尔图像遮光区域(411)与所述莫尔透镜(4)的内表面共平面;
方式C:所述莫尔图像透光区域(412)一部分比所述莫尔图像遮光区域(411)凸出于所述莫尔透镜(4)的内表面,所述莫尔图像透光区域(412)另一部分和所述莫尔图像遮光区域(411)与所述莫尔透镜(4)的内表面共平面;
所述光栅透光区域(422)以及所述光栅遮光区域(421)采用如下任意一种设置方式:
方式D:所述光栅透光区域(422)比所述光栅遮光区域(421)凸出于所述莫尔透镜(4)的外表面;
方式E:所述光栅透光区域(422)和所述光栅遮光区域(421)与所述莫尔透镜(4)的外表面共平面;
方式F:所述光栅透光区域(422)一部分比所述光栅遮光区域(421)凸出于所述莫尔透镜(4)的外表面,所述光栅透光区域(422)另一部分和所述光栅遮光区域(421)与所述莫尔透镜(4)的外表面共平面。
3.根据权利要求1所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,通过镭雕工艺形成所述光栅透光区域(422)和所述莫尔图像透光区域(412)。
4.根据权利要求1所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,相邻的单个所述光栅遮光区域(421)和单个所述光栅透光区域(422)连接形成一个光栅单元;
所述光栅图像(42)包括若干个所述光栅单元,若干个所述光栅单元依次排布设置。
5.根据权利要求4所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,单个所述光栅遮光区域(421)的宽度为W,单个所述光栅透光区域(422)的宽度为w,其中,W为w的n倍,n为整数,所述光栅单元的宽度为W+w=(n+1)*w。
6.根据权利要求5所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,单个所述莫尔图像遮光区域(411)对应若干个所述光栅单元设置;
单个所述莫尔图像遮光区域(411)内设置有n+1个遮光条纹图像;
单个所述遮光条纹图像包括若干个遮光条纹,单个所述遮光条纹的宽度等于w,单个所述遮光条纹图像中的相邻所述遮光条纹之间的间隔为W。
7.根据权利要求6所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,单个所述莫尔图像遮光区域(411)内形成有若干个遮光条纹单元,所述光栅单元和所述遮光条纹单元一一对应设置;
单个所述遮光条纹单元由n+1个遮光条纹构成,n+1个遮光条纹分别是n+1个遮光条纹图像中的其中一个遮光条纹。
8.根据权利要求1所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,所述光学系统包括光源(2)和散射内配镜(3);
所述散射内配镜(3)设置于所述光源(2)和所述莫尔透镜(4)之间,所述光源(2)发出的光线经过所述散射内配镜(3)扩散后,均匀点亮整个所述散射内配镜(3),并经所述散射内配镜(3)折射并散射后到达所述莫尔透镜(4)。
9.根据权利要求8所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,所述光源系统还包括导光件;
所述导光件为反射碗(5)或光导板(6),所述光源发出的光线经所述导光件到达所述散射内配镜(3)。
10.根据权利要求1所述的实现动态点亮效果的车灯光学系统,其特征在于,所述光源系统为OLED面光源光学系统。
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