CN214064802U - 像素照明模块、车辆照明装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆照明设备，公开了一种像素照明模块、车辆照明装置及车辆，该像素照明模块包括透镜支架、安装支架、光束限制元件和限位环，所述透镜支架内由物侧向像侧依次布置有第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述限位环与所述透镜支架连接，以能够将所述第一透镜抵接在所述透镜支架内壁上，所述第二透镜与透镜支架内壁连接，所述光束限制元件与透镜支架连接，以能够将所述第三透镜抵靠在所述透镜支架的内壁上，所述安装支架后方设有像素照明光源，所述透镜支架与所述安装支架可相对移动连接，以能够调节所述第一透镜、第二透镜和第三透镜形成的透镜组与所述像素照明光源之间的距离。本实用新型像素照明模块整体体积较小，而且，能够调焦。

Description

像素照明模块、车辆照明装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆照明设备，具体地，涉及一种像素照明模块。此外，还涉及一种车辆照明装置及车辆。

背景技术

近年来，夜间滥用远光灯的现象比较严重，当夜晚和对向车辆会车时，对向车辆的远光灯可使驾驶人双目以及视觉上产生瞬间致盲，从而导致交通事故和危害的发生；针对上述技术问题，在夜间行驶时，LED矩阵大灯集成摄影头，自动识别迎面而来的车辆，通过设计的光形规避掉对向车辆的区域或部分区域，避免对面车辆受到远光的干扰，防止炫目。

例如，采用像素照明的方法，将若干个像素级别的微小的LED单元集成为一个矩阵式的LED光源模块，且各LED单元能够实现独立开关，从而使得矩阵式的LED光源模块能够显示出所需的像素图像，并将该像素图像通过成像镜头模块投影出去，从而达到直观的可视化的信息交流；这种方法通常需要将百颗至上千个单颗LED在电子PCB印刷电路板上堆放，这会造成整个发光区域面积较大，光学元件尺寸和模块体积巨大。

有鉴于此，需要设计一种新型的像素照明模块。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种像素照明模块，该像素照明模块的整体体积较小，而且，能够调焦。

本实用新型进一步所要解决的技术问题是提供一种车辆照明装置，该车辆照明装置便于小型化设计，具有良好的像素照明效果。

此外，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆具有良好的像素照明效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种像素照明模块，包括透镜支架、安装支架、光束限制元件和限位环，所述透镜支架内由物侧向像侧依次布置有第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述限位环与所述透镜支架连接，以能够将所述第一透镜抵接在所述透镜支架的内壁上，所述第二透镜与所述透镜支架的内壁连接，所述光束限制元件与所述透镜支架连接，以能够将所述第三透镜抵靠在所述透镜支架的内壁上，所述安装支架的后方设有像素照明光源，所述透镜支架与所述安装支架可相对移动连接，以能够所述第一透镜、第二透镜和第三透镜形成的透镜组与所述像素照明光源之间的距离。

优选地，所述第一透镜上设有与所述透镜支架内壁相抵接的第一翻边结构，所述第二透镜上设有与所述透镜支架内壁相固接的第二翻边结构，所述第三透镜上设有与所述透镜支架内壁相抵接的第三翻边结构。

进一步地，所述透镜支架内壁上形成有与所述第一翻边结构相抵接的第一台阶结构、与所述第二翻边结构相固接的第二台阶结构以及与所述第三翻边结构相抵接的第三台阶结构。

具体地，所述第一翻边结构、所述第二翻边结构以及所述第三翻边结构上均设有挡光层。

具体地，所述第一透镜为具有正折射光焦度的双凸透镜，所述第二透镜为具有负折射光焦度的凸凹透镜，所述第三透镜为具有正折射光焦度的双凸透镜。

更具体地，所述第二透镜包括内凹的入光面和外凸的出光面。

可选地，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜。

优选地，所述第一透镜由材料一制成，所述第二透镜由材料二制成，所述第三透镜由材料三制成，所述材料一的阿贝数与所述材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数。

可选地，所述安装支架上设有开口结构。

可选地，所述光束限制元件和所述限位环与所述透镜支架分别可拆卸连接。

本实用新型公开了一种车辆照明装置，包括上述技术方案中任一项所述的像素照明模块。

此外，本实用新型公开了一种车辆，包括上述技术方案所述的车辆照明装置。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

在基本技术方案中，限位环从后方将第一透镜压紧在透镜支架一端的内壁上，光束限制元件从前方将第三透镜压紧在透镜支架另一端的内壁上，第二透镜位于第一透镜与第三透镜之间，且与透镜支架的内壁相固接，布置紧密，有效缩小整体体积，便于小型化设计；而且，由于透镜支架与安装支架可以相对轴向移动，能够调节第一透镜、第二透镜及第三透镜组成的透镜组与像素照明光源的距离，从而实现调焦，使成像更加清晰。

其中，第一透镜为具有正折射光焦度的双凸透镜，第二透镜为具有负折射光焦度的凸凹透镜，第三透镜为正折射光焦度的双凸透镜，这种组合方式能够对投射成像过程中产生的色散进行抵消，使得投射出去的像素图像色差小，不易产生令人炫目的杂散光，有利于平衡光学系统的像差，保证成像清晰度。

本实用新型的其它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

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的立体结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的爆炸图；

图3是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的结构示意图之一；

图4是图3中A-A方向的剖面图；

图5是本实用新型具体实施方式的像素照明模块的结构示意图之二；

图6是图5中B-B方向的剖面图。

附图标记说明

1透镜支架 11第一台阶结构

12第二台阶结构 13第三台阶结构

2像素照明光源 3安装支架

31开口结构 32定位销孔

33定位销 41光束限制元件

42限位环 5第一透镜

51第一翻边结构 6第二透镜

61第二翻边结构 7第三透镜

71第三翻边结构 8线路板

9散热器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

首先需要说明的是，“色散”是指材料的折射率随入射光频率的改变而改变的性质，例如白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光组成，由于上述的七种单色光的折射率不一样，所以白光在经过折射后会色散为上述的七种颜色，色散的程度一般与透镜的结构以及透镜的材料有关，且一般凸透镜的短波向内色散，长波向外色散，而凹透镜的短波向外色散，长波向内色散，因此凹透镜与凸透镜组合能够将色散进行抵消、修正；“色差”即色像差，是指用白光进行成像时，因不同单色光有不同折射率造成了色散，而使不同的单色光有不同的传播光路，从而呈现出因不同单色光的光路差别而引起的像差。

需要理解的是，为了便于描述本实用新型和简化描述，术语“前、后”是指像素照明模块沿出光方向的前后方向，通常与车辆的前后方向大致相同，例如，第三透镜7位于前方，相对地，第一透镜5位于后方，术语为基于附图所示的方位或位置关系，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实用新型的限制；而且，将像素照明模块安装于车辆内时，可以按照水平方向、竖直方向等各种方位进行安装，对于本实用新型的像素照明模块的方位术语，应当结合实际安装状态进行理解。

如图1至图6所示，本实用新型基本实施方式的像素照明模块，包括透镜支架1、安装支架3、光束限制元件41和限位环42，透镜支架1内由物侧向像侧依次布置有第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7，限位环42与透镜支架1连接，以能够将第一透镜5抵接在透镜支架1的内壁上，第二透镜6与透镜支架1的内壁连接，光束限制元件4与透镜支架1连接，以能够将第三透镜7抵靠在透镜支架1的内壁上，安装支架3的后方设有像素照明光源2，透镜支架1与安装支架3可相对移动连接，以能够调节第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7形成的透镜组与像素照明光源2之间的距离。

在上述技术方案中，限位环42从后方将第一透镜5压紧在透镜支架1一端的内壁上，光束限制元件4从前方将第三透镜7压紧在透镜支架1另一端的内壁上，第二透镜6位于第一透镜5与第三透镜7之间，且与透镜支架1的内壁相固接，布置紧密，有效缩小整体体积，便于小型化设计；透镜支架1的一端与安装支架3可相对移动连接，从像素照明光源2发出的光线能够依次经由第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7出射形成像素化光形；由于透镜支架1与安装支架3之间能够沿轴向相对移动，从而可以调节第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7形成的透镜组与像素照明光源2之间的距离，从而实现调节焦距，使成像更加清晰。

其中，透镜支架1可以与安装支架3螺纹连接，以实现两者的轴向相对移动，如图6所示，安装支架3上设置有定位销孔32，调焦完成后，向定位销孔32中插入定位销33，以限制透镜支架1与安装支架3之间的相对移动，实现锁止功能。

具体地，第一透镜3、第二透镜4和第三透镜5由物侧向像侧依次布置，线路板8安装在安装支架3上，像素照明光源2安装在线路板8一侧，线路板8另一侧与散热器9连接，便于对该像素照明模块进行散热，安装支架3上可以设置开口结构31，便于放置接插件，以实现对线路板8和像素照明光源2的供电，还能够起到通风散热的作用，提高散热功率；像素照明光源2可以为矩阵式LED光源，优选为Micro LED光源，即一种微缩LED光源，该微缩LED光源中的各个LED单元的尺寸为微米级别，且该微缩LED光源进一步优选为由上万颗微米级LED单元所组成的矩形阵列式LED光源；选用微缩LED光源能够使得像素点更小更密集，从而能够使得形成的像素图像的清晰度更高，进而能够实现对像素图像投射出去后所形成的光形进行更高精度的调控，形成的暗部的边界以及暗部位置的变化也更加精细流畅，能够更好地避免对行人或驾驶员造成炫目或致盲，而且，呈矩形阵列，能够获得更宽的光形，以照亮道路两侧的区域，有利于驾驶员对道路两侧的行人以及路标的观察。

进一步地，第一透镜5为具有正折射光焦度的双凸透镜，第二透镜6为具有负折射光焦度的凸凹透镜，第三透镜7为正折射光焦度的双凸透镜；透镜的折射光焦度代表透镜处理光线的能力，正折射光焦度代表透镜能够使进入的光线汇聚，而负折射光焦度代表透镜能够使进入的光线发散；具体地，第一透镜5设置为入光面和出光面均外凸的凸透镜，能够使得第一透镜5的屈光度更高，从而第一透镜5的焦距更短，能够有效地减小第一透镜5与像素照明光源2之间的距离；第二透镜6设置为入光面内凹且出光面外凸的具有负折射光焦度的凸凹透镜，能够对光线经过第一透镜5折射后产生的色散现象进行抵消和修正，而且，使得第二透镜6的屈光度更高，焦距更短，能够有效地减小其与第一透镜5和第三透镜7之间的距离；第三透镜7设置为入光面和出光面均外凸的凸透镜，能够使得第三透镜7的屈光度更高，从而第三透镜7的焦距更短，能够有效的减小第三透镜7与第二透镜6之间的距离；这种两个凸透镜中布置一个凹透镜的组合方式，能够有效的抵消光线折射过程中的色散，使得像素图像经由透镜组投射后形成的色散范围小，避免了因色散范围大使得色散产生的有色光对行人或驾驶员造成炫目或致盲。而且，减小了透镜组的长度尺寸，便于缩减整体的尺寸，从而利于本实用新型像素照明模块整体小型化。

在具体实施方式中，第一透镜5由材料一制成，第二透镜6由材料二制成，第三透镜7由材料三制成，材料一的阿贝数(色散系数)与材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数，这种组合能够有利于消除色差，其中，阿贝数用来衡量透明介质的光线色散程度，一般来说，介质的折射率越大，色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的折射率越小，色散越轻微，阿贝数越大。例如，材料一可以为玻璃，如LAK玻璃(稀土新品种光学玻璃，具有高折射率、低色散的特点)、K9玻璃(K9料制成的玻璃制品)，材料二可以为PC(聚碳酸酯)，材料三可以为PMMA(有机玻璃)，更好地消除色差。

为了增强透光性能，可以在第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜，能够提高设有增透膜的入光面或出光面的透光率，从而提高了照明亮度。

在具体实施方式中，第一透镜上5上设有第一翻边结构51，第一翻边结构51能够与透镜支架1内壁相抵接，第二透镜6上设有第二翻边结构61，第二翻边结构61与透镜支架1内壁相固接，第三透镜7上设有第三翻边结构71，第三翻边结构71与透镜支架1内壁相抵接；翻边结构的设置便于与透镜支架1连接，而且，能够保证用于通光的部分不会被透镜支架1上的连接结构遮挡，从而保证通光的效率，提高照明亮度。

进一步地，透镜支架1内壁上形成有第一台阶结构11、第二台阶结构12以及第三台阶结构13，第一翻边结构51的外周面及前表面与第一台阶结构11相抵接，第二翻边结构61的外周面及后表面与第二台阶结构12相固接，第三翻边结构71的外周面及后表面与第三台阶结构13相抵接。其中，第一翻边结构51的外周面的全部或部分与第一台阶结构11相抵接；第二翻边结构61的外周面的全部或部分与第二台阶结构12相固接，以使得第二透镜6能够固定于透镜支架1内，连接更为牢固，具体连接方式可优选为胶接；第三翻边结构71的外周面的全部或部分与第三台阶结构13相抵接。在透镜支架1内，第一台阶结构11与限位环42配合有效地限制了第一透镜5的移动，通过胶接方式限制了第二透镜6的移动，第三台阶结构13与光束限制元件41配合有效地限制了第三透镜7的移动。

为了减少光线从第一翻边结构51、第二翻边结构61以及第一翻边结构71出射，可以在第一翻边结构51、第二翻边结构61以及第三翻边结构71上设置挡光层，挡光层可以通过磨砂黑色处理形成，防止产生杂散光，或者，挡光层也可以采用镀增反膜的方式来防止产生杂散光；使像素图像经投射后所形成的光形能够与像素图像一致，且不会产生杂乱分布的极亮光斑。

作为一种优选实施方式，可以将光束限制元件41可拆卸安装在透镜支架1，光束限制元件41优选为光阑，例如，光束限制元件41与透镜支架1螺纹连接，在安装过程中，先将第二透镜6从前方装入透镜支架1中，采用粘合胶将第二透镜6的第二翻边结构61与第二台阶结构12固定连接，再将第三透镜7从前方装入透镜支架1中，然后将光束限制元件41旋入透镜支架1将第三透镜7的第三翻边结构71侧边与第三台阶结构13压紧到位；同样地，限位环42可拆卸安装在透镜支架1上，例如，限位环42与透镜支架1螺纹连接，在安装过程中，从后方将第一透镜5装入透镜支架1中，然后将限位环42旋入透镜支架1将第一透镜5的第一翻边结构51侧边与第一台阶结构11压紧到位，实现对第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7的固定；最后，将装有第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7的透镜支架1与安装支架3螺纹连接，调节透镜支架1与安装支架3，从而调节透镜组与像素照明光源2之间的距离，使成像更加清晰，然后将定位销33插入定位销孔32，将透镜支架1与安装支架3之间的相对位置进行锁定。

如图1至图6所示，本实用新型优选实施方式的像素照明模块，包括透镜支架1、安装支架3、光束限制元件41和限位环42，透镜支架1与安装支架3、光束限制元件41和限位环42分别螺纹连接，透镜支架1内形成有第一台阶结构11、第二台阶结构12以及第三台阶结构13，第二透镜6的第二翻边结构61通过粘合胶与第二台阶结构12固定连接，第三透镜7与第三台阶结构13相抵接，且从前方旋入光束限制元件41后，光束限制元件41能够将第三透镜7的第三翻边结构71与第三台阶结构13压紧到位，第一透镜5与第一台阶结构11相抵接，且从后方旋入限位环42后，限位环42能够将第一透镜5的第一翻边结构51与第一台阶结构11压紧到位；安装支架3的后端连接线路板8，线路板8的一侧安装Micro LED光源，另一侧与散热器9连接，利用Micro LED光源提供像素光源，使光线经过第一透镜5、第二透镜6和第三透镜7形成需要的像素化光形；其中，第一透镜5为入光面和出光面均外凸的双凸透镜，具有正折射光焦度，第二透镜6为入光面内凹且出光面外凸的凸凹透镜，具有负折射光焦度，第三透镜7为入光面和出光面均外凸的双凸透镜，具有正折射光焦度，这种组合方式，能够有效的抵消光线折射过程中的色散，使得像素图像经由透镜组投射后形成的色散范围小，保证像素图像经投射后所形成的光形能够与像素图像一致，且不会产生杂乱分布的极亮光斑。

通过光束限制元件41、限位环42将第一透镜5和第三透镜7压紧在透镜支架1内，通过胶接方式将第二透镜6与透镜支架1的内壁固定，这种方式装配简单，而且，安装支架3能够相对于透镜支架1轴向移动，能够调节透镜组与Micro LED光源的距离，从而调节光形的清晰度，使成像更加清晰；采用光束限制元件41对第三透镜7进行前后限位，光束限制元件41能够遮挡会形成杂散光的光线，有利于消除杂散光；第一透镜5为凸透镜，第二透镜6为入光面内凹且出光面外凸的凸凹透镜，具有负折射光焦度，能够对光线经过第一透镜5折射后产生的色散现象进行抵消和修正，而且，第一透镜5、第二透镜6与第三透镜7的这种透镜组合方式，能够缩减各透镜之间的间距，从而减小透镜支架1的长度尺寸，使得整体体积较小，制造成本低，且这种透镜组合方式有利于平衡光学系统的像差，保证成像清晰度。

可以将本实用新型的像素照明模块应用于车辆照明装置中，例如车灯，便于车辆照明装置小型化设计，也利于安装到车辆上，使车辆具有成像清晰度的光形，而且，利用现有的车灯控制系统，控制光源各区域的亮灭，向外部驾驶环境中的行人、车辆等传递车辆信息或实现交互功能，保证交通安全。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种像素照明模块，其特征在于，包括透镜支架(1)、安装支架(3)、光束限制元件(41)和限位环(42)，所述透镜支架(1)内由物侧向像侧依次布置有第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)，所述限位环(42)与所述透镜支架(1)连接，以能够将所述第一透镜(5)抵接在所述透镜支架(1)的内壁上，所述第二透镜(6)与所述透镜支架(1)的内壁连接，所述光束限制元件(41)与所述透镜支架(1)连接，以能够将所述第三透镜(7)抵靠在所述透镜支架(1)的内壁上，所述安装支架(3)的后方设有像素照明光源(2)，所述透镜支架(1)与所述安装支架(3)可相对移动连接，以能够调节所述第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)形成的透镜组与所述像素照明光源(2)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜上(5)设有与所述透镜支架(1)内壁相抵接的第一翻边结构(51)，所述第二透镜(6)上设有与所述透镜支架(1)内壁相固接的第二翻边结构(61)，所述第三透镜(7)上设有与所述透镜支架(1)内壁相抵接的第三翻边结构(71)。

3.根据权利要求2所述的像素照明模块，其特征在于，所述透镜支架(1)内壁上形成有与所述第一翻边结构(51)相抵接的第一台阶结构(11)、与所述第二翻边结构(61)相固接的第二台阶结构(12)以及与所述第三翻边结构(71)相抵接的第三台阶结构(13)。

4.根据权利要求2所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一翻边结构(51)、所述第二翻边结构(61)以及所述第三翻边结构(71)上均设有挡光层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(5)为具有正折射光焦度的双凸透镜，所述第二透镜(6)为具有负折射光焦度的凸凹透镜，所述第三透镜(7)为具有正折射光焦度的双凸透镜。

6.根据权利要求5所述的像素照明模块，其特征在于，所述第二透镜(6)包括内凹的入光面和外凸的出光面。

7.根据权利要求6所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(5)、第二透镜(6)和第三透镜(7)中至少一者的入光面和/或出光面上设有增透膜。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述第一透镜(5)由材料一制成，所述第二透镜(6)由材料二制成，所述第三透镜(7)由材料三制成，所述材料一的阿贝数与所述材料三的阿贝数均大于所述材料二的阿贝数。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述安装支架(3)上设有开口结构(31)。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的像素照明模块，其特征在于，所述光束限制元件(41)和所述限位环(42)与所述透镜支架(1)分别可拆卸连接。

11.一种车辆照明装置，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的像素照明模块。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求11所述的车辆照明装置。

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