CN217816527U - 透镜光学模组及使用其的汽车照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种透镜光学模组及使用其的汽车照明装置，包括：光源、至少一个反射镜和光学透镜组；其中反射镜布置为能够反射光源发出的光线且使其进入光学透镜组；光学透镜组包括沿光轴方向依次设有的内透镜和外透镜；其中外透镜具有沿水平方向的直线焦点，内透镜均具有沿竖直方向的弧线焦点；外透镜的焦距大于内透镜的焦距。本实用新型可以优化光学模组的整体性能。

Description

透镜光学模组及使用其的汽车照明装置

技术领域

本实用新型涉及汽车照明装置技术领域，尤其涉及一种透镜光学模组及使用其的汽车照明装置。

背景技术

随着汽车行业的发展逐渐成熟和稳定，车灯造型越来越多样化。从市场趋势可以看出，光学模组不再是传统的半圆球型，外观越来越纤细，扁平化已是汽车车灯设计的主要趋势之一，对于扁平化的汽车车灯来说，对应的是上下照明角度小，左右照明角度大的照明特点。

市场对扁平化造型的车灯的需求越来越多，例如，对透镜出光面的尺寸进行限定，透镜的上下方向的尺寸小于等于20mm，左右方向的尺寸为40mm～ 120mm。然而，由于现有技术的透镜的出光面尺寸较大，若是直接将其透镜缩小或者结合光学元件的缩小，不能满足光形、光学性能和光学效率等方面的要求。

对此，公告号CN 215372307 U的专利公开了一种照明模组、照明装置及车辆，其可以独立调节入光面和出光部两个光学面的面型，简化配光过程中的调光步骤，在保证相同光效的前提下，有效减小光学透镜的上下尺寸。但由于该照明模组的入光面仅对光线在水平方向上进行偏折，出光部则是对光线在竖直方向上进行偏折，也就是说光线通过入光面后在竖直方向没有偏折，如此结构下，一方面存在光型边界锐利的缺陷；另一方面使得光学透镜的上下尺寸减小的同时光型在上下方向的宽度也同步减小。

此外，在光学模组扁平化的前提下，现有技术中采用了单透镜来实现其光学性能，而为了达到同样的光学性能，采用单透镜相比采用多透镜组合的情况，从光轴方向的来说，单透镜对应的尺寸要大于多透镜组合后的尺寸，具体的，对于采用单透镜的光学模组来说，光源到透镜的出光面的距离L1；对于采用多透镜组合的光学模组来说：多透镜组合中的外透镜与内透镜之间具有间距，光源到多透镜组合中的外透镜的出光面的距离L2，则在L1＝L2的前提下，单透镜的重量大于内透镜与外透镜的重量之和，如此多透镜组合就相当于在单透镜中对应多透镜组合中的内透镜与外透镜之间的间距部分去掉了。因此，采用单透镜的结构无形中增加整体光学模组的重量以及整体成本。

再者来说，从整体光学模组形成的近光的明暗截止线的清晰度来说，单透镜所能形成的近光的明暗截止线的清晰度相比多透镜组合的情况来说也相对欠缺。

故而，现有技术中使用的光学模组的整体性能还有待进一步优化改善。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种透镜光学模组，以解决优化光学模组的整体性能的技术问题。

本实用新型的第二目的是提供一种汽车照明装置，以解决优化光学模组的整体性能的技术问题。

本实用新型的透镜光学模组是这样实现的：

一种透镜光学模组，包括：光源、至少一个反射镜和光学透镜组；其中

所述反射镜布置为能够反射所述光源发出的光线且使其进入所述光学透镜组；

所述光学透镜组包括沿光轴方向依次设有的内透镜和外透镜；其中

所述外透镜具有沿水平方向的直线焦点，所述内透镜均具有沿竖直方向的弧线焦点；

所述外透镜的焦距大于所述内透镜的焦距。

在本实用新型可选的实施例中，所述反射镜为自由曲面反射镜或抛物面反射镜。

在本实用新型可选的实施例中，所述反射镜的焦距不大于3mm。

在本实用新型可选的实施例中，所述内透镜的入光面为平端面或曲面。

在本实用新型可选的实施例中，所述内透镜包括至少一个出光面；

所述内透镜的任意一个出光面均为由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成的曲面。

在本实用新型可选的实施例中，所述内透镜在水平方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或凸平曲线；以及

所述内透镜在竖直方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或平凹曲线。

在本实用新型可选的实施例中，所述内透镜包括至少两个出光面；以及

至少两个所述出光面的弧线焦点不尽相同。

在本实用新型可选的实施例中，所述外透镜由其竖直方向上的截线沿水平方向上的截线拉伸形成。

在本实用新型可选的实施例中，所述外透镜在水平方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或者凸凸曲线或凹凸曲线。

本实用新型的汽车照明装置是这样实现的：

一种汽车照明装置，包括：所述透镜光学模组。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：本实用新型的透镜光学模组及使用其的汽车照明装置，其中的光学透镜组包括沿光轴方向依次设有的内透镜和外透镜；其中外透镜具有沿水平方向的直线焦点，任一个所述内透镜均具有沿竖直方向的弧线焦点。外透镜的焦距大于任一个所述内透镜的焦距；如此结构下，一方面，由于外透镜的焦距大于内透镜的焦距，使光源通过该光学透镜即可形成矩形的照明光型，不需要额外的透镜光学模组特别设计，使得车灯照明系统结构简单，例如允许光学透镜的出光部在上下方向的尺寸小于等于20mm，从而满足扁平化造型的车灯的需求。

另一方面，通过内透镜的弧线焦点与外透镜的直线焦点的配合，来使得整体的光型边界的平滑过渡从而降低整体光型的锐利感。而且相比现有技术中的在单独的光学透镜的入光面只存在单独的水平方向进行偏折的情况来说，本实用新型可以适当加宽其在上下方向的照射宽度。综上，对于本实用新型来说，还可以兼顾透镜光学模组的上下尺寸以及光型在上下方向的宽度问题。

此外，在光学模组扁平化的前提下，本实用新型采用了多透镜组合的情况，一方面，从光轴方向的来说，单透镜对应的尺寸要大于多透镜组合后的尺寸。因此，基于获得同等照度的光学效果，本实用新型采用多透镜组合的结构相比现有技术的单透镜结构来说可以降低光学模组的重量以及整体成本。另一方面，多透镜组合的结构下可以在外透镜和内透镜一共四个光学面上进行优化，其整体对应的设计自由度和灵活性相比单透镜下的光学模组来说明显提高，因为单透镜只能在出光和入光面这两个光学面进行优化。

再者来说，从整体光学模组形成的近光的明暗截止线的清晰度来说，本实用新型采用多透镜组合的结构所能形成的近光的明暗截止线的清晰度明显高于现有技术的单透镜结构的情况。

附图说明

图1为本实用新型的透镜光学模组的结构示意图；

图2为竖直单方向校直的透镜2’和传统平凸透镜2”的示意图；

图3为透镜2’在水平方向的截线a的示意图；

图4为透镜2”在竖直方向的截线b的示意图；

图5为本实用新型的透镜光学模组的光线偏折图；

图6为现有技术采用单透镜的光学系统的光线偏折图；

图7为本实用新型的透镜光学模组的光型图。

图中：外透镜1、内透镜2、反射镜3、光源4、截止线结构4、竖直单方向校直的透镜2’、传统平凸透镜2”、透镜2’在水平方向的截线a、透镜2”在竖直方向的截线b、透镜光学模组采用光学透镜组时的光线入射角λ、透镜光学模组采用光学透镜组时的光线出射角α、透镜光学模组采用单透镜时的光线出射角β。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1至图7所示，本实施例提供了一种透镜光学模组，包括：光源4、至少一个反射镜和光学透镜组；其中反射镜布置为能够反射光源4 发出的光线且使其进入光学透镜组。在本实施例中，反射镜包括依次连接的至少两个反射镜3。

光学透镜组包括沿光轴方向依次设有的内透镜2和外透镜1；其中外透镜1具有沿水平方向的直线焦点，任一个内透镜2均具有沿竖直方向的弧线焦点。在本实施例中，外透镜的1直线焦点与内透镜2的弧线焦点相互正交于整体光学透镜组的焦点位置附近，且正交的位置位于光学透镜组的焦点附近2mm的范围内。一种可选的实施方式下，本实施例的光学透镜组包括两个内透镜2；以及两个内透镜2具有的弧线焦点不同以满足不同的光型需求。

此处需要加以说明的是，对于本实施例中定位的“水平方向”和“竖直方向”都是结合的透镜光学模组具体在使用过程中的方位来定义的。

外透镜1的焦距大于任一个内透镜2的焦距。本实施例结合附图仅仅以光学透镜组包括一个外透镜1和一个内透镜2的情况为例。一种可选的实施情况下，外透镜1的焦距为内透镜2的焦距的3～5倍。由于外透镜1 的焦距大于内透镜2的焦距，可以产生左右宽，上下窄的光型，成像到路面的光型，能够照得更宽，也即使光源4通过该光学透镜即可形成矩形的照明光型，不需要额外的透镜光学模组特别设计，使得车灯照明系统结构简单，例如允许光学透镜的出光部在上下方向的尺寸小于等于20mm，从而满足扁平化造型的车灯的需求。

再者来说反射镜，一种优选的情况下，反射镜的焦距小于等于3mm，以此为了达到同样的照度值，使得整个的透镜光学模组的焦距可以更大，但同时透镜光学模组在光轴方向的距离与传统方案相比可以缩短至少20％。

通常，光源4与反射镜3一一对应设置，将光源4设置在对应的反射镜3的焦点区域，焦点区域为包括焦点在内的焦点附近的区域。具体地，光源4的发光中心可以设置在反射镜3的焦点上，根据配光的需要，还可以使光源4偏离上述焦点一定距离，如光源4的发光中心与反射镜3的焦点之间距离小于等于2mm。

在一种具体可选的实施情况下，内透镜2包括至少一个出光面21，即可以只是一个出光面21，也可以是两个或两个以上的出光面21，上述情况都满足本实施例的使用需求。本实施例附图仅仅是多个出光面21的情况举例。

再者，关于反射镜3与出光面21的关系，在一种可选的实施情况下，反射镜3与出光面21一一对应分布；在另一种可选的实施情况，至少一个出光面21对应有不止一个反射镜3，此种情况下，也就是说对于多个出光面21来说，可以是每个出光面21均对应不止一个例如但不限于两个反射镜3，也可以是多个出光面21中只有个别的出光面21对应不止一个例如但不限于两个反射镜3。上述情况都是满足本实施例的使用需求的，对此，本实施例不做绝对限定。

再详细来说，具体地，参阅图2至图4所示，内透镜2的入光面22为平端面；内透镜2的每个出光面21入光部的每个入光面2均通过其在水平方向的截线，沿竖直平面内的截线扫掠而成，从而获得了竖直平面内与扫掠曲线平行的弧线焦点。

更为详细的，在相对优选的实施情况下，内透镜2在水平方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或凸平曲线；以及内透镜21在竖直方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或平凹曲线(此处的“凸”和“凹”具体都是相对于外透镜来定义的)。对此，需要说明的是，当内透镜2包括两个以上的出光面21即为多个出光面21时，存在以下四种情况：第一种，多个出光面21在竖直方向上的截线均为凸曲线，且多个出光面21分别在竖直方向上的截线对应的凸曲线的凸起率均相同。第二种，多个出光面21在竖直方向上的截线均为凸曲线，但多个出光面21分别在竖直方向上的截线对应的凸曲线的凸起率不尽相同。第三种，多个出光面21在竖直方向上的截线均为凹曲线，且多个出光面21分别在竖直方向上的截线对应的凹曲线的凹陷率均相同。第四种，多个出光面21在竖直方向上的截线均为凹曲线，且多个出光面21分别在竖直方向上的截线对应的凹曲线的凹陷率不尽相同。上述四种情况都是满足本实施例的使用需求的，具体采用何种情况本实施例不做绝对限定。本实施例附图仅仅以内透镜2的出光面21的水平截线和竖直截线沿光轴方向均为平凸曲线的情况为例，且此处的平凸曲线具体是凸向车辆行驶方向。此处还有必要说明的是，对于本实施例的内透镜2来说，内透镜2在水平方向上的截线沿光轴方向也可以是双凸曲线；且内透镜21在竖直方向上的截线沿光轴方向为双凸曲线或凹凸曲线。

需要说明的是，内透镜2在水平剖面中，其在水平方向上的截线为凸曲线，起汇聚效应，对光线的偏折程度较大，能够对发散光线具有一定的准直作用；并且在竖直剖面中，其对发散光线在竖直方向上的偏折率略小于其在水平方向的偏折率，使得内透镜2对发散光线的偏折能力略弱于在水平剖面内的内透镜2对发散光线的偏折能力。在此结构基础上，内透镜2 的每个出光面21均通过扫掠形成，使得成像出来的光型的下边界过渡更加平缓。

具体来说，本实施例的内透镜2的每个出光面21的弧线焦点形成方式如下：一个传统平凸透镜或一个具有水平单方向准直的透镜2’，将透镜2’的焦点设置在透镜光学模组的焦点处；另一传统平凸透镜2”亦将焦点设置于透镜光学模组的焦点处；透镜2’与透镜2”置于相近的位置。透镜2’具有水平面的截线a，透镜2”具有竖直平面的截线b，透镜光学模组中内透镜2的弧线焦点即为与截线b平行且位于透镜光学模组焦点处的曲线。即内透镜2的出光面21通过截线a沿着截线b扫掠形成，出光面21与入光面22 共同形成内透镜2。

具体来说，本实施例的外透镜1的直线焦点形成方式如下：由于外透镜1在竖直方向上的截线本身具有一个焦点，而外透镜1由其竖直方向的截线水平拉伸而成，因为上述焦点也会随之进行水平拉伸而形成本实施例中所述的直线焦点。再者，对于外透镜1来说，该外透镜1的入光面11和该外透镜1的出光面12，其中的出光面12为曲面，而入光面11可以是平面，也可以是曲面，当入光面11为曲面时，该曲面则与出光面12的曲面平行。

此外，还需要加以说明的是，本实施例中的反射镜3为自由曲面反射镜或者抛物面反射镜。其中，采用抛物面反射镜时，光源通过抛物面反射镜发出的光相互平行于旋转轴，对于光线角度的控制更加简单。而采用自由曲面反射镜，所谓自由曲面，是指面型可以为任意空间曲面，将配光与反射融为一体，可以使得光源4经过反射镜3后反射的光线夹角较大，进而使得成像后的光型照得宽；并且，自由曲面反射镜由多个曲率的自由曲面组成，通过采用自由曲面反射镜作为反射镜3，反射光线的方向随着自由曲面反射镜表面的形状连续变化，可以将光线投射到指定的区域，使用自由曲面反射镜不仅制作工艺简单，而且能够让更多的光线进入透镜，提高整体透镜光学模组的效率。

最后，还需要说明的是，在内透镜2与光源4之间成形有明暗截止线。本实施例的透镜组光学系统相较于单透镜光学系统，形成的明暗截止线更加清晰。因为在水平方向，光源4发出的光经过反射镜3、内透镜2后，先在外透镜1的入光面11处发生了一次折射，再在外透镜1的出光面12发生了二次折射，折射角为α，由于入光面11为曲面时，该曲面则与出光面12的曲面平行，进入外透镜1的入光面11的入射角λ与最终的折射角α相同；而现有技术中采用的单透镜以同样的入射角λ在单透镜的出光面发生一次折射后，得到出射角β，而β大于λ；由此得出在水平方向，本实施例采用的光学透镜组的出射光线偏折角小于现有技术中的单透镜的出射光线偏折角，因此现有技术中的单透镜在水平方向的光线失真程度更高，形成的明暗截止线的清晰程度低于本实施例采用的光学透镜组。

综上，对于本实施例的透镜光学模组来说，光源4发出的光线经过内透镜2后，在竖直方向上进行偏折，且内透镜2具有一定的汇聚作用，能够使更多的光线进入外透镜1，提高了透镜光学模组的光学效率；通过内透镜2的光线在竖直方向上从内透镜2中心向上，光线偏折角度逐渐增大，能够使最后成像的光型在上下方向更宽边界过渡更平缓。

实施例2：

在实施例1的透镜光学模组的基础上，本实施例提供了一种汽车照明装置，例如车灯，包括：实施例1的透镜光学模组。本实用新型的汽车照明装置具有本实用新型的透镜光学模组，对于相应的照明装置设计，可以使汽车照明装置具有平且宽的造型，例如，使车辆的前照灯呈现扁平的造型。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种透镜光学模组，其特征在于，包括：光源、至少一个反射镜和光学透镜组；其中

所述反射镜布置为能够反射所述光源发出的光线且使其进入所述光学透镜组；

所述光学透镜组包括沿光轴方向依次设有的内透镜和外透镜；其中

所述外透镜具有沿水平方向的直线焦点，所述内透镜均具有沿竖直方向的弧线焦点；

所述外透镜的焦距大于所述内透镜的焦距。

2.根据权利要求1所述的透镜光学模组，其特征在于，所述反射镜为自由曲面反射镜或抛物面反射镜。

3.根据权利要求1或2所述的透镜光学模组，其特征在于，所述反射镜的焦距不大于3mm。

4.根据权利要求1所述的透镜光学模组，其特征在于，所述内透镜的入光面为平端面或曲面。

5.根据权利要求1或4所述的透镜光学模组，其特征在于，所述内透镜包括至少一个出光面；

所述内透镜的任意一个出光面均为由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成的曲面。

6.根据权利要求5所述的透镜光学模组，其特征在于，所述内透镜在水平方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或凸平曲线；以及

所述内透镜在竖直方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或平凹曲线。

7.根据权利要求5所述的透镜光学模组，其特征在于，所述内透镜包括至少两个出光面；以及

至少两个所述出光面的弧线焦点不尽相同。

8.根据权利要求1所述的透镜光学模组，其特征在于，所述外透镜由其竖直方向上的截线沿水平方向上的截线拉伸形成。

9.根据权利要求1所述的透镜光学模组，其特征在于，所述外透镜在水平方向上的截线沿光轴方向为平凸曲线或者凸凸曲线或凹凸曲线。

10.一种汽车照明装置，其特征在于，包括：如权利要求1～9任一项所述的透镜光学模组。

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