CN218409766U - 车用光学透镜与车用光学系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种车用光学透镜与光学系统，该光学透镜设有虚拟的一光轴作为一Z轴贯穿其一光输入面与一光输出面，Z轴与光输入面的交点定义虚拟原点，再定义出与Z轴垂直的X轴与Y轴，X轴与光输出面的延伸有二第一虚拟交点，Y轴与光输出面的延伸有二第二虚拟交点，光输出面上中心点分别与第一虚拟交点及第二虚拟交点之间构成四条曲线，前述四条都是一元二次曲线。使车用光学透镜的焦点可以通过一元二次多项式曲线的公式进行调整，方便设计成所需光形。

Description

车用光学透镜与车用光学系统

技术领域

本申请关于一种车用光学透镜与光学系统，更精确的说，是关于一种搭配LED光源组成车用光学系统的可散光型光学透镜，满足多元的车灯照明需求。

背景技术

为了节省能源，目前大多以多个LED光源形成光学模块，在LED光源的出光面配置球面或单一曲率曲面的透镜以投射出满足所需的适当光形与适当的亮度。然而，这些透镜只能提供固定的单一焦点，若将多个光学模块搭配应用于汽车头前灯时，容易使光学模块之间的配置更复杂。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题在于提供一种车用光学透镜，设有虚拟的一光轴作为一Z轴贯穿其一光输入面与一光输出面，且Z轴与光输出面有一中心点，定义垂直于Z轴且相互垂直的一X轴与一Y轴，X轴与光输出面的延伸有二第一虚拟交点，Y轴与光输出面的延伸有二第二虚拟交点，

光输出面上中心点分别与等第一虚拟交点及第二虚拟交点之间构成四条曲线，光输入面与Z轴垂直且其交点形成一虚拟原点；

相对于虚拟原点，光输出面被建构成通过一侧的第一虚拟交点、中心点、另一侧的第一虚拟交点的一第一曲线符合通式：z＝a₁x²+b₁x+c₁，

相对于虚拟原点，光输出面被建构成通过一侧的第二虚拟交点、中心点、另一侧的第二虚拟交点的一第二曲线符合通式z＝a₂y²+b₂y+c₂，

且，-10<x,y<10，-1<a₁,b₁,a₂,b₂<1，-K<-c₁,c₂<K。

较佳地，位于该虚拟原点相对二侧的曲线具有相同或不同的一元二次多项式。

较佳地，其中该光输出面被建构成符合该第一曲线沿着该第二曲线拟合构成的曲面。

本申请还有关于一种车用光学透镜，以及一光源间隔设置于该车用光学透镜的一光输入面。

较佳地，光源并非位于该车用光学透镜的一光轴上。

有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1A是本申请所提供实施例车用光学透镜的结构示意图；

图1B是图1A的车用光学透镜沿着A-A剖视线进行剖视的剖面图；

图2A是本申请所提供实施例车用光学透镜的结构示意图；

图2B是图2A的车用光学透镜沿着B-B剖视线进行剖视的剖面图；

图2C是图2A的车用光学透镜的光形；

图3A是本申请所提供实施例车用光学透镜的结构示意图；

图3B是图3A的车用光学透镜沿着C-C剖视线进行剖视的剖面图；

图3C是图3A的车用光学透镜的光形；

图4A是本申请所提供实施例车用光学透镜的结构示意图；

图4B是图4A的车用光学透镜沿着D-D剖视线进行剖视的剖面图；

图4C是图4A的车用光学透镜的光形；

图5A是本申请所提供实施例车用光学透镜的结构示意图；

图5B是图5A的车用光学透镜的光输入面；

图5C是图5A的车用光学透镜的光形；

图6A是车用光学系统的组成示意图；

图6B是图6A的车用光学系统的光形。

符号说明

1：光源 2：车用光学透镜

3：光输入面 4：光输出面

A-A、B-B、C-C、D-D：剖面 Ax：光轴

C1、C2、C3、C4：曲线 M：中心点

n₁₁、n₂₁：第一虚拟交点 n₁、n₂、n₃、n₄：交点

O：虚拟原点 αn：夹角

Ln：光束

具体实施方式

在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。

首先请参阅图1A与图1B为第一实施例的车用光学透镜，车用光学透镜具有一本体2以及相对的一光输入面3与一光输出面4，车用光学透镜的本体2设有虚拟的一光轴Ax作为Z轴同时穿过光输入面3与光输出面4，光输入面3为一平面且垂直于Z轴，而Z轴与光输入面3与光输出面4的交点分别定义成虚拟原点O与有中心点M，车用光学透镜的本体2还设有相互垂直的虚拟X轴与Y轴且垂直于Z轴，构成一XYZ直角坐标系。光输出面4的表面以相同弧度延伸至X轴的正方向与负方向的交点定义成二第一虚拟交点n₁₁、n₂₁，光输出面4的表面以相同弧度延伸至Y轴正方向与负方向的交点定义成二第二虚拟交点(图未示)。

相对于虚拟原点O，光输出面4被建构成通过一侧的第一虚拟交点n₁₁、中心点M、另一侧的第一虚拟交点n₂₁的一第一曲线符合通式：z＝a₁x²+b₁x+c₁；

相对于虚拟原点O，光输出面4被建构成通过一侧的第二虚拟交点、中心点M、另一侧的第二虚拟交点的一第二曲线符合通式z＝a₂y²+b₂y+c₂；

且，-10<x,y<10，-1<a₁,b₁,a₂,b₂<1，-K<-c₁,c₂<K，立体坐标系的单位为毫米(mm)。

进一步说明，本体2还具有四个切面，四个切面构成的前轮廓与后轮廓分别连接，光输出面4与光输与入面3，本体2在X-Z平面上与二切面相较于交点n₁、n₂，本体2在Y-Z平面上与另外二切面相较于交点n₃、n₄光输出面4的中心点M分别与四交点n₁、n₂、n₃、n₄构成四曲线C1、C2、C3、C4，C1、C2构成第一曲线，C3、C4构成第二曲线，光输出面4为第一线段延着第二线段拟合形成的曲面，产生散光型透镜。

前述的车用光学透镜可以搭配一LED光源1而形成一车用光学系统，其中LED光源1与本体2相间隔并面对光输入面3，在本实施中LED光源1的中心点位于光轴Ax上。

在本实施例中，虚拟原点O相对二侧的曲线C1与曲线C2为相同的多项式(第一线段为几何曲线)，曲线C3与C4亦为相同的多项式(第二线段为几何曲线)。在其他实施例中，曲线C1与曲线C2、曲线C3与曲线C4的多项式可以是不同的一元二次多项式。在其他实施例中第一线段、第二线段也可以是自由曲线，能够通过拟合构成曲面。

使车用光学透镜可以产生不同的需求光形。此外，前述实施例的车用光学透镜与现有技术球面或非球面透镜的固定焦点不同，车用光学透镜的焦点能够设计为多焦。此外，技术人员还可以依据需求光形，使光源透镜1偏离该车用光学透镜的光轴Ax。

请参阅图2A、图2B，为前述第一实施例的车用光学透镜与车用光学系统，图中，构成光输出面4曲面的曲线定义如下：

与X轴共平面的曲线C1、C2，符合：z＝-0.0121x²-0.0001x+3.0464

与Y轴共平面的曲线C3、C4，符合：z＝-0.0416y²-0.0001y+3.0625

光源1设置于光轴Ax与光输入面3间隔15毫米(mm)，产生如图2C所示的光形，其照度的单位为勒克斯(Lux)。在此设置下，光源1的光线通过光输出面4后形成多道光束Ln(n＝1～∞)，每一道光束与平行光轴Ax的虚拟直线任一侧形成一夹角αn(n＝1～∞)，夹角不超过20度。

请参阅图3A、图3B，为第二实施例的车用光学透镜与车用光学系统，图中，构成光输出面4曲面的曲线定义如下：

与X-Z平面共平面的曲线C1、C2，符合：z＝-0.0236x²+0.1984x+3.3698

与Y-Z平面共平面的曲线C3、C4，符合：z＝-0.0414y²-0.0001y+3.3765

光源1设置于光轴Ax与光输入面3间隔15毫米(mm)，相较于图2C的光形，图3C所显示车用光学系统所发光构成的光形的中心偏离光轴Ax(朝向C-C剖面的突出曲面偏移)。

请参阅图4A、图4B，为第三实施例的车用光学透镜与车用光学系统，图中，构成光输出面4曲面的曲线定义如下：

与X-Z平面共平面的曲线，C1＝z＝-0.0236x²-0.1984x+3.3698，C2＝z＝-0.0406x²-0.0262x+3.4521

与Y-Z平面共平面的曲线C3、C4，符合：z＝-0.0015x²-0.4069x+3.4726

光源1设置于光轴Ax与光输入面3间隔15毫米(mm)，从图4B可得知，曲线C1、C2拟合后的曲面的光束夹角不同。

请参阅图5A、图5B，为第四实施例，其车用光学透镜与第一实施例相同，主要差异在于：LED光源1偏离车用光学透镜的光轴Ax，在Y轴方向偏离光轴Ax的距离为50mm，是图5C所示光形的位置低于水平照射基线(H-H)。

前述实施例说明车用光学透镜的建构能够产生不同形式的光输出面，使本领域技术人员能够有足够的设计弹性，以调整达成理想的光形与亮度。除此之外，多个车用光学透镜还可以共同组成一车用光学系统。

请参阅图6A、图6B，为应用前述第一实施例至第三实施例的车用光学透镜搭配多个LED光源1所共同组成的车用光学系统，包含多个模块化的车用光学透镜2与光源1，光源1对应设置于车用光学透镜2的光输入面3。在此车用光学系统中，通过多个光学模块形成的车用光学系统，达到同时满足水平照射基线(H-H)以上或以下的照明需求，或利用输出面的变化，堆栈形成近灯光形，或是形成远灯光形。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。

Claims (5)

1.一种车用光学透镜，设有虚拟的一光轴作为一Z轴贯穿其一光输入面与一光输出面，且该Z轴与该光输出面有一中心点，定义垂直于该Z轴且相互垂直的一X轴与一Y轴，该X轴与该光输出面的延伸有二第一虚拟交点，该Y轴与该光输出面的延伸有二第二虚拟交点，其特征在于：该光输出面上该中心点分别与该些第一虚拟交点及第二虚拟交点之间构成四条曲线，

该光输入面与该Z轴垂直且其交点形成一虚拟原点；

相对于该虚拟原点，该光输出面被建构成通过一侧的该第一虚拟交点、该中心点、另一侧的该第一虚拟交点的一第一曲线符合通式：z＝a₁x²+b₁x+c₁，

相对于该虚拟原点，该光输出面被建构成通过一侧的该第二虚拟交点、该中心点、另一侧的该第二虚拟交点的一第二曲线符合通式z＝a₂y²+b₂y+c₂，且，-10<x,y<10，-1<a₁,b₁,a₂,b₂<1，-K<-c₁,c₂<K。

2.根据权利要求1所述的车用光学透镜，其特征在于，位于该虚拟原点相对二侧的曲线具有相同或不同的一元二次多项式。

3.根据权利要求1所述的车用光学透镜，其特征在于，该光输出面被建构成符合该第一曲线沿着该第二曲线拟合构成的曲面。

4.一种车用光学系统，其特征在于，包含如权利要求1至3中任一项所述的车用光学透镜，以及一光源间隔设置于该车用光学透镜的一光输入面。

5.根据权利要求4所述的车用光学系统，其特征在于，该光源并非位于该车用光学透镜的一光轴上。

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