CN207065464U - 一种汽车前照灯的配光成像系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车前照灯的配光成像系统，包括：成像透镜和成像屏幕；成像透镜按第一约束距离设置于前照灯前方，成像屏幕按第二约束距离设置于成像透镜前方，第一约束距离小于等于1m，第二约束距离小于10m；成像透镜对前照灯发出的光线进行处理，将光线聚焦于所述成像屏幕上，以图像的形式将前照灯发出光线的光形记录于成像屏幕上。由于使汽车前照灯的光线经过第一约束距离的成像透镜后在第二约束距离的成像屏幕上形成配光成像，该配光成像等效于未经过成像透镜时在汽车前照灯前方25m处的配光屏幕上所成的配光光形，实现在较小空间内对汽车前照灯光线的配光成像的要求。

Description

一种汽车前照灯的配光成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学设计技术领域，具体涉及一种汽车前照灯的配光成像系统。

背景技术

车辆车灯的配光性能的好坏，直接影响到车辆和人身的安全。因此，国内外均将有关车辆的配光性能列为汽车法规或强制性标准检测项目，以保证汽车的品质、体验及安全。其中汽车前照灯对于保证行车安全尤为重要，所以关于汽车前照灯的相关标准的地位也随之得到提升。目前国内常用的标准一般从颜色、配光性能及检测方法、配光性能稳定性试验、配光透镜等几个方面做出规定。

在众多参数标准中，配光性能是最重要的技术参数。汽车前照灯要求近光灯具有足够的照明和不眩目，近光灯具有良好的照明。传统的汽车前照灯检测系统，是在汽车前方25m处放置配光屏幕，通过测量配光屏幕上各个关键点的亮度来判断汽车前照灯的配光是否符合要求，在汽车前方25m处放置配光屏幕的方法对测试空间的要求高，测试过程复杂，效率低。

发明内容

本申请提供一种汽车前照灯的配光成像系统，包括成像透镜和成像屏幕；

成像透镜按第一约束距离设置于前照灯前方，成像屏蔽按第二约束距离设置于成像透镜前方，第一约束距离小于等于1m，第二约束距离小于10m；

成像透镜对前照灯发出的光线进行处理，将光线聚焦于成像屏幕上，以图像的形式将前照灯发出光线的光形记录于成像屏幕上。

一种实施例中，第一约束距离为0.5m-1m，第二约束距离为5m。

一种实施例中，成像屏幕的长度为3m，高度为2m。

一种实施例中，成像透镜的个数为一个或两个。

一种实施例中，成像透镜的焦距为50cm-80cm，且，成像透镜为一个时，成像透镜的半径为120cm，成像透镜为两个时，成像透镜的半径为50cm。

一种实施例中，成像透镜为凸透镜。

一种实施例中，成像透镜为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的环距为1cm，厚度为3cm。

一种实施例中，还包括用于调整成像透镜高度的支架，支架安装于成像透镜底部。

一种实施例中，成像透镜的材质为聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚氯乙烯或玻璃。

依据上述实施例的配光成像系统，由于使汽车前照灯的光线经过第一约束距离的成像透镜后在第二约束距离的成像屏幕上形成配光成像，该配光成像等效于未经过成像透镜时在汽车前照灯前方25m处的配光屏幕上所成的配光光形，实现在较小空间内对汽车前照灯光线的配光成像的要求。

附图说明

图1为配光成像系统结构示意图；

图2为菲涅尔透镜的切面图；

图3为实施例一中单一透镜俯视示意图；

图4为实施例二中双透镜俯视示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

汽车前照灯配光成像的传统方式是：在汽车前方25m处放置配光屏幕，在该配光屏幕上形成配光光形，通过测量配光屏幕上各个关键点的亮度来判断汽车前照灯的配光是否符合要求，由于25m的标准距离，使得配光成像的空间大，为了减少配光成像所需的空间，本例提供一种汽车前照灯的配光成像系统，其结构示意图如图1所示。

本例的配光成像系统包括成像透镜1和成像屏幕2，成像透镜1按第一约束距离设置于前照灯3前方，成像屏幕2按第二约束距离设置于成像透镜1前方，其中，第一约束距离为前照灯3离成像透镜1的物距，该物距小于等于1m，第二约束距离为成像透镜1离成像屏幕2的像距，该像距小于10m，优选的，第一约束距离为0.5m-1m，第二约束距离为5m，在该约束距离的情况下，成像屏幕2尺寸大小优选为：长度为3m，高度为2m。

进一步，在第一约束距离、第二约束距离及成像屏幕2的参数确定的情况下，为了提高成像透镜1将前照灯3的光线聚焦于成像屏幕2上所形成的配光成像效果等同于未经过成像透镜时在汽车前照灯前方25m处的配光屏幕上所成的配光光形，本例的成像透镜1的结构参数是根据第一约束距离及第二约束距离并根据透镜成像公式计算获得参考值，然后再通过模拟仿真获得最终确定的结构参数。

具体的，本例的成像透镜1可以是一般的凸透镜，也可以是菲涅尔透镜，其中，凸透镜的成像公式为：其中，u是物距，v是相距，f是凸透镜的焦距，根据上述凸透镜成像公式，可以设计出满足需求尺寸的成像透镜，在已知物距与像距的情况下，可计算得出焦距，从而确定成像透镜1的结构参数，凸透镜的结构参数为焦距和半径。

菲涅尔透镜不同于普通透镜，菲涅尔透镜的切面图如图2所示，对于菲涅尔透镜，具体结构参数根据下述公式计算可得，透镜成像公式：其中，ρ为光源到菲涅尔透镜的距离(物距)；r为透镜中心到成像处的距离(像距)；f为焦距，f＝R²/m·λ，R为透镜半径，m为透镜中环的个数，λ为入射光波长，菲涅尔透镜参数为焦距、半径、环距和厚度。

根据第一约束距离和第二约束距离并利用成像公式计算出成像透镜1的结构参数的参考值，根据该参考值进行模拟仿真，将成像屏幕2上的图像与传统检测距离的成像屏幕上的图像进行仿真比较，根据比较结果对成像透镜1的结构参数进行修正，具体的，以光源模拟前照灯3，根据结构参数建立成像透镜1的模型，根据成像屏幕2的尺寸大小建立成像屏幕2的模型，将透镜结构参数导入仿真模拟软件中，并进一步进行光学模拟，得到成像图像，对比该图像的结果与设计要求的偏差，对成像透镜1相关参数进行调整，得到最终符合要求的透镜结构参数。

在仿真模拟过程中，应尽量模拟现实光线传输的状况。在传统的前照灯光形检测中，总会有部分光线未入射到距离光源25m远处的屏幕上，因此在模拟过程中，对比传统25m处的屏幕，以及经过成像透镜1约束的5m处的成像屏幕2上的入射光线数应该尽量相近，得到结果才具有可靠性。由于光源出射的光线全部经过透镜，所以从成像透镜1出射的光线的焦点应在成像屏幕2前方。通过成像公式计算得到的焦距值只是透镜设计的参考值，具体准确值须通过在仿真模拟中对透镜参数的调整，改变焦点的位置得到，使最终成像屏幕2上的成像结果可替代传统25m处屏幕上的图像，整个成像透镜1相关的结构参数才算最终确定。

然后，根据确定的结构参数制作相应的成像透镜1，其中，成像透镜1的材质为聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚氯乙烯或玻璃。

为了使成像透镜1的高度灵活调节，本例还包括用于调整成像透镜1高度的支架4，支架4安装于成像透镜1底部，支架4可上下调节。

如图3所示，本例的成像透镜1的个数为一个，通过支架4将成像透镜1的中心位置与成像屏幕2中心在同一水平直线上，该成像透镜1的尺寸可同时约束汽车的两个前照灯3；通过仿真，本例的成像透镜1的结构参数为：当成像透镜1为凸透镜时，凸透镜的焦距为50cm-80cm，凸透镜的半径为120cm；当成像透镜1为菲涅尔透镜时，菲涅尔透镜的焦距为50cm-80cm，半径为120cm，环距为1cm，厚度为3cm。

通过成像透镜1对前照灯3发出的光线进行处理，将光线聚焦于5m处的成像屏幕2上，以图像的形式将前照灯发出光线的光形记录于成像屏幕2上，该配光成像系统使最终成像屏幕2上的成像结果可替代传统25m处屏幕上的图像，实现在较小空间内对汽车前照灯光线的配光成像的要求。

实施例二：

基于实施例一，与实施例一不同的是，本例的配光成像系统的结构图如图4所示，具体的，成像透镜1的个数为两个，每个成像透镜1的中心位置与成像屏幕2中心在同一高度上，每个成像透镜1的尺寸可同时约束汽车一个前照灯3，当成像透镜1为凸透镜时，凸透镜的焦距为50cm-80cm，凸透镜的半径为50cm；当成像透镜1为菲涅尔透镜时，菲涅尔透镜的焦距为50cm-80cm，半径为50cm，环距为1cm，厚度为3cm。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种汽车前照灯的配光成像系统，其特征在于，包括：成像透镜和成像屏幕；

所述成像透镜按第一约束距离设置于前照灯前方，所述成像屏幕按第二约束距离设置于所述成像透镜前方，所述第一约束距离小于等于1m，所述第二约束距离小于10m；

所述成像透镜对所述前照灯发出的光线进行处理，将光线聚焦于所述成像屏幕上，以图像的形式将所述前照灯发出光线的光形记录于所述成像屏幕上。

2.如权利要求1所述的配光成像系统，其特征在于，所述第一约束距离为0.5m-1m，所述第二约束距离为5m。

3.如权利要求2所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像屏幕的长度为3m，高度为2m。

4.如权利要求3所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像透镜的个数为一个或两个。

5.如权利要求4所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像透镜的焦距为50cm-80cm，且，所述成像透镜为一个时，所述成像透镜的半径为120cm，所述成像透镜为两个时，所述成像透镜的半径为50cm。

6.如权利要求5所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像透镜为凸透镜。

7.如权利要求5所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像透镜为菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的环距为1cm，厚度为3cm。

8.如权利要求1所述的配光成像系统，其特征在于，还包括用于调整所述成像透镜高度的支架，所述支架安装于所述成像透镜底部。

9.如权利要求1所述的配光成像系统，其特征在于，所述成像透镜的材质为聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚氯乙烯或玻璃。