光学器件及警示装置的制作方法

文档序号:26469536发布日期:2021-08-31 14:03阅读:108来源:国知局
光学器件及警示装置的制作方法

本公开涉及光学技术领域,具体涉及一种光学器件及警示装置。



背景技术:

警示装置上通常设置具有荧光效果的光学器件,这种光学器件在光的激发下能够发出醒目的荧光,从而起到较好的警示作用。

以三角警示牌为例,其上通常设置有荧光器。荧光器的整体或表面由荧光材料构成,从而在光的激发下能够发出荧光。

然而,当环境光线较弱时,现有警示装置所使用的光学器件的荧光激发效果就不够理想,所以难以起到预期的警示作用。



技术实现要素:

本公开提供一种光学器件及警示装置。

第一方面,本公开提供一种光学器件,适用于警示装置,

包括层叠设置的第一导光层和功能层,其中,所述第一导光层用于将射入所述第一导光层的光向所述第一导光层的法线方向归集,所述功能层用于基于来自所述第一导光层的光,向所述第一导光层发送光。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括层叠设置于所述第一导光层的远离所述功能层的一侧的第一光方向改变层;所述第一光方向改变层用于对入射到所述第一光方向改变层的光进行折射处理,以便减小通过所述第一光方向改变层射入所述第一导光层的光的传播方向与所述第一导光层的法线的夹角。

结合第一方面,在一些实施例中,所述第一光方向改变层包括多个光方向改变子层,所述多个光方向改变子层的折射率沿所述光方向改变层到所述第一导光层的方向依次增加。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括层叠设置于所述第一导光层的远离所述功能层的一侧的第二光方向改变层,所述第二光方向改变层包括多个微棱镜条结构。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括层叠设置于所述第一导光层的远离所述功能层的一侧的光过滤层,所述光过滤层用于阻止预设波长范围的光射入所述第一导光层。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括设置于所述第一导光层的非层叠方向侧的光阻挡层,所述光阻挡层用于基于来自所述第一导光层的光,向所述第一导光层发送光。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括位于所述第一导光层的非层叠方向侧的第一光源。

结合第一方面,在一些实施例中,所述功能层包括荧光层。

结合第一方面,在一些实施例中,所述第一导光层中分布有荧光单元。

结合第一方面,在一些实施例中,所述功能层还包括与所述荧光层层叠设置的第一反射层,其中,所述荧光层上设置有沿所述荧光层的层叠方向贯穿所述荧光层的多个荧光槽;所述第一反射层用于基于所述多个荧光槽进行光反射操作。

结合第一方面,在一些实施例中,所述荧光层的荧光面积大于所述荧光层在所述第一反射层所在平面的正投影面积。

结合第一方面,在一些实施例中,所述荧光层的荧光面积大于所述荧光层对应的平面面积。

结合第一方面,在一些实施例中,所述第一反射层包括层叠设置在所述荧光层远离所述第一导光层的一侧的第一子反射层,所述第一子反射层包括多个第一反射单元,所述多个第一反射单元与所述多个荧光槽一一对应设置,所述多个第一反射单元在所述荧光层所在平面的正投影覆盖所述多个荧光槽。

结合第一方面,在一些实施例中,所述多个第一反射单元包括多个微棱镜单元。

结合第一方面,在一些实施例中,所述多个第一反射单元包括多个微棱镜,并且所述功能层还包括位于所述第一子反射层远离所述荧光层的一侧的支撑部件,所述支撑部件用于支撑所述第一子反射层,以支撑所述多个微棱镜对应的反射空腔。

结合第一方面,在一些实施例中,所述功能层还包括第二导光层,所述第二导光层层叠设置于所述荧光层和所述第一导光层之间。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括位于所述第二导光层的非层叠方向的第二光源。

结合第一方面,在一些实施例中,所述第一反射层包括层叠设置于所述荧光层和所述第一导光层之间的第二子反射层,所述第二子反射层用于增强光反射效果。

结合第一方面,在一些实施例中,所述第二子反射层包括多个第二反射单元,所述多个第二反射单元包括多个微棱镜。

结合第一方面,在一些实施例中,所述光学器件还包括层叠设置于所述荧光层和所述第二子反射层之间的第三导光层。

结合第一方面,在一些实施例中,所述功能层还包括位于所述第三导光层的非层叠方向的第三光源。

结合第一方面,在一些实施例中,其特征在于,所述功能层包括第二反射层,并且,所述第一导光层中分布有荧光单元。

第二方面,本公开提供一种警示装置,所述警示装置包括第一方面提供的任意一种光学器件。

由于第一导光层的存在,有效地归集了激发出的荧光的射出方向,使得激发出的荧光能够均匀地以接近法线的方向射出,从而使得即使在环境光线较弱的情况下,光学器件能仍具有较佳的警示效果。

附图说明

图1所示为本公开一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图2所示为本公开另一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图3所示为本公开一实施例提供的第一光方向改变层的结构示意图。

图4所示为本公开又一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图5所示为本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图6所示为本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图7所示为本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

图8所示为本公开一实施例提供的功能层的结构示意图。

图9所示为本公开另一实施例提供的功能层的结构示意图。

图10所示为本公开又一实施例提供的功能层结构示意图。

图11所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。

图12所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。

图13所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。

示例性光学器件

图1所示为本公开一实施例提供的光学器件的结构示意图。

如图1所示,光学器件10包括第一导光层20和功能层30。第一导光层20和功能层30层叠设置。

第一导光层20可以用于将射入第一导光层20的光向第一导光层20的法线方向归集。

第一导光层20的法线方向例如可以是指图1所示的z轴方向,也就是垂直于第一导光层20的上表面和/或下表面的方向。

第一导光层20例如可以是纳米导光板或微米导光板,其内可以分布有纳米级或微米级的微颗粒。

射入到第一导光层20中的光,遇到微颗粒时会发生散射、反射或漫反射。由于第一导光层20在法线方向上的尺寸远小于其它方向上的尺寸,因此,接近法线方向的光(或称与法线方向夹角较小的光)在传播的过程中遇到的微颗粒的数量较少,而与法线方向夹角较大的光则会遇到更多的微颗粒。

也就是说,接近法线方向的光遇到微颗粒的概率更小,更容易从第一导光层20中射出;而与法线方向夹角较大的光遇到微颗粒的概率更大,更容易在微颗粒的作用下发生散射、反射或漫反射。与法线方向夹角较大的光在经过散射、反射或漫反射后,若方向变为与法线方向接近,则会从第一导光层20中射出,若方向仍与法线方向夹角较大,则会继续在微颗粒的作用下发生散射、反射或漫反射。经过多次散射、反射或漫反射,大多数光都会以与法线接近的方向射出第一导光层20。由此可见,第一导光层20可以将射入第一导光层20的光向第一导光层20的法线方向归集。

当然,第一导光层20并不限于纳米导光板或微米导光板,在本公开的某些实施例中,第一导光层20也可以为纳米导光薄膜或微米导光薄膜。相较于导光板,可以更好的在非平面上实施,同时能够更好地适用于柔性设备或非规则设备,或者厚度要求较薄的应用场景。

功能层30例如可以用于基于来自第一导光层20的光,向第一导光层20发送光。

功能层30的实现方式很多,本公开实施例对此不作具体限定。

示例性地,在某些实施例中,功能层30可以包括荧光层,从而可以被来自第一导光层20的光激发出荧光,并将激发出的荧光射入第一导光层20。

示例性地,在某些实施例中,功能层30也可以包括反射层,从而可以对来自第一导光层20的光反射回第一导光层20。

相较于现有的光学器件,该实施例提供的光学器件10具有更好的警示效果。

具体来说,现有光学器件通常仅包含一荧光层。荧光层被激发后,激发的荧光会沿各个方向射出。这样,仅有一小部分荧光能够以靠近法线的方向射出,最终被正对该光学器件的观察者观察到,而剩余大部分的激发荧光,由于射出方向与荧光层法线方向偏差较大,很难被正对该光学器件的观察者看到,因此,现有荧光器的警示效果较差。

而对于本公开提供的光学器件,外界环境中各种角度的光都能在第一导光层20的作用下,被均匀地导向功能层30,从而使得荧光激发更加充分。同时,功能层30被激发出的荧光,在进入第一导光层20后,接近法线方向的荧光能够直接射出,而与法线方向夹角较大的荧光则会在微颗粒的作用下,不断地发生散射、反射或漫反射,最终绝大部分都能以接近法线的方向射出。因此,相较于现有技术,该实施例提供的光学器件10能够将激发出的荧光归集至法线方向,显著提高在法线方向上观测的警示作用,使得正对该光学器件10的观察者感受到更强的警示效果。因此,即使在环境光较弱的应用场景下,如非晴朗天气时,采用该实施例提供的光学器件10也能具有较佳的警示效果。

由于第一导光层的存在,有效地归集了激发出的荧光的射出方向,使得激发出的荧光能够均匀地以接近法线的方向射出,从而使得即使在环境光线较弱的情况下,光学器件能仍具有较佳的警示效果。

为了进一步增强光学器件的荧光效果,在本公开的一些实施例中,第一导光层20中也可以设置有荧光单元。

荧光单元例如可以是分布在第一导光层20中为荧光材料颗粒,其可以具有纳米或微米的尺寸,以减小对第一导光层20的透光性的影响。当然,对于荧光单元的形状和尺寸,本公开实施例不作具体限定。但应理解的是,通过对如纳米颗粒结构、尺寸、密度的改变、调整,利用反射与漫反射,会让出射光线角度更归集于靠近法线角度,而靠近法线角度射入光线,透射效果更佳;层叠方向入射光更均匀射出,且还多靠近法线方向,以适应交通警示这种应用场景。

这样,入射到第一导光层20的光能够激发荧光单元产生荧光。也就是说,除了功能层30能产生荧光激发外,第一导光层20中的荧光单元也能产生荧光激发,最终功能层30与第一导光层20被激发的荧光从第一导光层20的远离功能层30的方向射出。由于第一导光层20与功能层30均能产生荧光激发,所以激发出的荧光量大于仅功能层30能够产生荧光激发的情况,从而能够具有更佳的荧光效果。

优选地,在一些实施例中,当第一导光层20中的荧光单元被激发时,能够发出第一激发光,对应地,功能层30能够被第一激发光激发出第二激发光;和/或,当功能层30被激发时,可以发出第二激发光,对应地,第一导光层20中荧光单元能够被第二激发光激发出第一激发光。这样,第一导光层20中的荧光单元和功能层30相互激发,产生荧光激发的链式反应,从而在一定的外界光强度情况下产生了增强的荧光激发效果。

换句话说,如果第一导光层20的荧光单元产生的被激发的荧光又可以激发功能层30的荧光物质产生荧光激发,或者,功能层30激发的荧光也可以激发第一导光层20中的荧光单元产生荧光,则会使得光学器件发生荧光的链式反应(荧光的链式反应是指激发第一荧光物质产生的第一激发光,正好能激发第二荧光物质,产生第二激发光)。

此外,当第一导光层20和功能层30中都具有荧光材质时,即使不考虑相互激发(链式反应)的影响,例如仅由紫外线激发出红色荧光(常规警示色),也会因为第一导光层20和功能层30的荧光激发量大于第一导光层20或功能层30中任意一个的荧光激发量而增强荧光效果。

如果采用链式反应,则需要注意第一导光层20中的荧光单元产生的荧光与能层30产生的荧光应该属于相近波长的光,例如均在橙红到红色波长范围内,从而让警示色为一致色彩。当然荧光材质可以是紫外和可见波段的双或多可激发波长材质。

优选地,在第一导光层20为微、纳米导光板的实施例中,第一导光层中的微颗粒可以采用荧光材料,以构成荧光单元。这样,微颗粒既可以既能起到归集光的作用,又能起到荧光作用。

这种实现方式可以利用导光层中的微颗粒改变光的出射方向,使得激发的荧光在穿过第一导光层20时,向法线方向靠拢,从而增强了荧光效果(非靠近法线方向荧光激发,也被第一导光层20变为法线方向)。此外,外部射入光(从第一导光层20远离功能层30的一侧),无论何种角度射入光线,均会在导光层中因微、纳米颗粒而发生散射、反射或漫反射,这样,光在第一导光层20与功能层30间射出时反复反射激发,所以激发充分,所以激发效果远优于仅功能层30被外部光线照射时效果,且当第一导光层20中有荧光单元时,也被充分激发,所以荧光效果增强,而仅第一导光层20时,在光线为侧入时(最佳均匀导向射入光角度),也仅近一半光线从另一面射出,所以效果远比不上第一导光层20与功能层30叠加。

在第一导光层20中设置有荧光单元的实施例中,功能层30也可以不包括荧光层,而仅包括具有反射功能的第二反射层。

由于第一导光层20中设置有荧光单元,光入射到第一导光层20中后,能够激发荧光单元产生荧光。射向第二反射层的荧光会被反射回第一导光层20,使得荧光单元产生的荧光都能够从第一导光层20远离第二反射层的一侧射出。

该实施例提供的光学器件,仍具有较佳的荧光效果,同时,由于功能层30仅包括反射层,所以因为没有功能层30的荧光色,从而使得光学器件的颜色仅由第一光源的激发光来决定。所以第一导光层20可以通过激发光波长,来激发第一导光层20中荧光物质的激发光,所以当第一导光层20为多种波长激发的材质时,不同输入光波长激发产生不同色彩,当激发光为不可见光如紫外时,不同波长激发出不同色彩,如红黄交替闪烁。而观测者可以在一个荧光激发光学结构上,获得多种色彩,而既往只能是一种固定荧光。

在实际应用场景中,环境中的光是多个方向的,为了充分利用方向与第一导光层20的法线方向夹角较大的光,以提升外界光利用率。在本公开的一些实施例中,光学器件还可以包括层叠设置于第一导光层20的远离功能层30的一侧的第一光方向改变层。

下面结合附图对该实施例进行示例性的描述。

图2所示为本公开另一实施例提供的光学器件。

参考图2,光学器件10除了包括层叠设置的第一导光层20和功能层30外,还包括层叠设置于第一导光层20的远离功能层30的一侧的第一光方向改变层40。

第一光方向改变层40用于对入射到第一光方向改变层40的光进行折射处理,以便减小通过第一光方向改变层40进入第一导光层20的光的传播方向与第一导光层20的法线的夹角。

图2中虚线箭头λ1、λ2和λ3代表不同方向的入射光,均与第一导光层20的法线f具有较大的夹角。经第一光方向改变层40的折射处理后,光λ1、λ2和λ3均能以与接近法线f的方向入射到功能层30。尤其对于方向与法线f具有最大夹角的光λ1,在第一光方向改变层40作用下,光λ1被有效利用。

通过设置第一光方向改变层40,使得环境中与第一导光层20的法线夹角较大的光也能够以接近法线的方向入射到功能层30,从而更充分地利用了环境中的光,使得即使环境光较弱,也能具有较佳的荧光效果。

第一光方向改变层40的实现方式很多,本公开实施例不作限定。

示例性地,在一些实施例中,第一光方向改变层40可以是微透镜膜或设置第一导光层20上的微透镜阵列。

示例性地,在一些实施例中,第一光方向改变层40可以是微棱镜膜或设置第一导光层20上的微棱镜阵列。

优选地,在一些实施例中,第一光方向改变层40也可以包括多个光方向改变子层。

下面结合附图,对该实施例进行详细描述。

图3为根据本公开一实施例提供的第一光方向改变层的结构示意图。

如图3所示,第一光方向改变层40包括多个光方向改变子层。多个光方向改变子层的折射率沿光方向改变层40到第一导光层20的方向依次增加。

应当理解,本公开实施例对于光方向改变子层的具体数量不作限定,本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

根据折射原理,入射光λ射入到第一光方向改变层40后,在每两个第一光方向改变子层的交界处都会发生折射。在经过多次折射后,入射光λ的角度逐渐接近法线f,最后以接近法线的方向入射到第一导光层20。

考虑到当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时才会发生全反射。因此,为了将与第一导光层20的法线方向的夹角较大的光被反射回第一导光层20中,仅使得与法线方向夹角较小的光射出,从而提高正视方向的荧光效果。第一光方向改变层40的折射率应该被设置为小于第一导光层20的折射率。这样,与第一导光层20法线夹角较大的光,射向第一导光层20和第一光方向改变层40的交界面时,才会发生全反射,从而被反射回功能层30。

图4为根据本公开又一实施例提供的光学器件的结构示意图。

如图4所示,在该实施例中,光学器件10除了包括第一导光层20和功能层30外,还包括设置于第一导光层20远离所述功能层30的一侧的第二光方向改变层50。

第二光方向改变层50例如可以包括多个微棱镜条结构51。

第二光方向改变层50例如可以以膜层的方式贴合在第一导光层20远离功能层30的一侧,例如可以是bef(brightnessenhancementfilm,bef)增光膜。第二光方向改变层50例如也可以一体成型在第一导光层20的远离功能层30的一侧的表面上。

通过设置第二光方向改变层,一方面,考虑到棱镜表面的受光面积远大于平面,从而增加了进入到光学器件的入光量,使得光学器件中的荧光材料能够得到更充分的激发。另一方面,第二光方向改变层具有归集光的作用。具体来说,当光从第一导光层20射向第二光方向改变层50时,由于第二光方向改变层50结构特性,只有与法线方向接近的光线射出,射向观测者,而其它方向的没有被反射回的出射光,又因为51的出射角度,导致又射回内部,此外与法线具有较大夹角的光线,则会再次被回射至第一导光层20,所以光循环往复,最终导致大部分光被调整为与法线方向接近的方向射出。因此,通过设置第二光方向改变层,从外部正面观测时,出射光亮度大增(因入射光增大且出射光方向被调整至法线方向),从而提高了光学器件10的荧光效果。

所以利用这种棱镜结构,增大了入光量,同时将射出光的方向调整为方向与法线方向接近的方向,从而让正面的观察者感觉光很亮,也既增强了特定角度的荧光效果。

应当理解,图4所示的第二光方向改变层,仅为本公开请一实施例提供的光方向改变层。在本公开的其它实施例中,第二光方向改变层也可以不包括棱角条结构,而是包括多个三角锥型棱镜,出射光线的角度可以通过调整其角度而控制。

为了保护第二光方向改变层的微棱镜条结构,在一些实施例中,第二光方向改变层的远离第一导光层20的一侧可以设置有高透光低反射的保护膜/层。

图5为根据本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

如图5所示,在该实施例中,光学器件10除了包括第一导光层20和功能层30外,还可以包括第一光源60。第一光源60可以位于第一导光层20的非层叠方向侧。

第一光源60的数量可以是一个,也可以是多个,其可以设置在第一导光层20的非层叠方向上的一侧,也可以设在第一导光层20的非层叠方向上的多侧,对于第一光源60的具体数量和具体位置,本公开实施例不作具体限定。

第一光源60发出的光l1可以从第一导光层20的非层叠方向侧入射到第一导光层20中。由于第一导光层20中分布有微颗粒,光l1进入到第一导光层20中后,经过散射、反射及漫反射,被均匀导向第一导光层20的层叠方向的两侧。一部分光l1被导向至第一导光层20远离功能层30的一侧,多数光并以接近第一导光层20法线的方向射出。另一部分光l1被导向功能层30,产生光l2。在第一导光层20的作用下,光l2同样会从第一导光层20远离功能层30的一侧多数光以接近第一导光层20法线的方向射出。

通过设置第一光源,能够显著提高光学器件的警示效果。具体来说,一方面,第一光源发出的一部分光在第一导光层的作用下能够以接近第一导光层法线的方向从第一导光层远离功能层的一侧射出,这部分光与光学器件本身被激发出的荧光相结合,能够使得光学器件发出的光更加醒目。另一方面,也可以利用第一光源发出的光来激发光学器件中的荧光材料,从而结合日光等环境光的激发,能够激发出更加醒目的荧光。此外,由于第一光源的存在,使得光学器件彻底摆脱了对日光等环境光的依赖,在非晴朗天气时,即使环境中光线不足,光学器件仍能具有较佳的警示效果,从而实现了全天候警示。

在一些实施例中,第一光源发出的光的波长范围与光学器件中荧光材料被激发出的荧光的波长范围可以属于某一预设波长范围,以使得第一光源的射出的光和荧光材料被激发出的荧光属于同一色调。例如,若第一光源发出的光为橘红色,荧光材料被激发出的荧光也为橘红色或红色。这样,第一光源的射出的光和荧光材料被激发出的荧光在叠加后能够具有更好的荧光效果,更加醒目。

应当理解,荧光材料是指构成光学器件中荧光层和/或荧光单元的荧光材料。

在一些实施例中,第一光源发出的光和/或光学器件中荧光材料被第一光源激发出的荧光可以包括黄色波长范围的光。相较于其它颜色的光,黄色光在雨、雾霾的穿透性更好,从而在雾、霾天气时,该实施例提供的光学器件能够保持较好的荧光效果。

优选地,在一些实施例中,第一光源发出的光和/或光学器件中荧光材料被第一光源激发出的光可以是580nm预设波长范围(例如580nm±10nm)内的黄光,那么,即使在霾、雾等太阳光照度弱的天气下,穿透性较强的黄光也能够保证视觉增强效果,进而克服了荧光结构难以在任何光照下具备视觉增强效果的缺陷。

需要指出的是,针对上述实施例提及的功能层,如果第一光源发出的激发光是黄光,如580nm左右预设波长范围内的黄光,比如580nm±10nm。那么,即使在霾、雾等太阳光照度弱的天气下,穿透性较强的黄光也能够保证视觉警示增强效果,进而克服了现有交通功能层难以在任何光照下均具备视觉增强效果的缺陷。此外通过光源的闪烁式激发,信号类型的激发如短、短、长,其对观测者起到更强的效果及信号内容指示作用,其让今天荧光警示设备缺陷,标准缺陷被彻底改变。

此外,还需要指出的是,光源波长与荧光物质激发波长结合,即特定波长的输入,激发特定色彩的荧光,如激发光采用橘红色波长的输入,而荧光材质采用橘红色波长激发红色波长的荧光,则入射光与荧光都是橘红与红色这种警示性比较强的光,从而叠加输出警示效果(如在阴天,这种应用可以保证荧光警示效果强于晴天日照最好时的效果)。此外,如利用不同波长的激发光,而荧光材质是一个或多个波段,则可以根据控制要求,出射不同色彩的激发光,特别如夜间,通过色彩信号,警示行人,车辆。当然也可以仅改变入射光波长,而进行面光源的警示与色彩变换。

而更此外,当设备无电时,系统因为采用了本公开的结构,所以达到,满足、超过现有荧光方面国标的要求,而有电时,整个弥补欧标,国标技术设计缺陷。

在一些实施例中,光学器件中的荧光材料可以包括多种荧光材料,不同的荧光材料可以被不同波长范围的光激发,不同的荧光材料被激发出的荧光的波长范围也可以不同。

例如,荧光材料可以包括第一荧光材料和第二荧光材料。第一荧光材料被配置为当接收到a1波长范围的光时,被激发出a2波长范围的光。第二荧光材料被配置为当接收到b1波长范围的光时,被激发出b2波长范围的光。

这样,光学器件便能够在不同波长范围的光的激发下发出不同颜色的荧光,从而使得光学器件能够发出多种颜色的荧光,进而使得警示装置的示警更加灵活,进一步提高了光学器件的示警效果。

考虑到环境中具有各种波长范围的光,当光学器件中设置有多种具有不同激发波长的荧光材料时,光学器件会被激发出多种颜色的光,从而造成颜色混乱。

图6为根据本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

如图6所示,在该实施例中,光学器件10还可以包括设置于第一导光层20的远离所述功能层30的一侧的光过滤层70。光过滤层70用于阻止预设波长范围的光入射到第一导光层20。

光过滤层70例如可以将环境中能够激发光学器件10中不同荧光物质的光全部过滤掉,仅通过控制第一光源60的输出不同波长范围的光来控制光学器件10的荧光颜色。

光过滤层70例如也可以被设置为允许能够激发某一种荧光材料的光进入,从而当不开启第一光源60时,光学器件可以发出某种颜色的荧光。当需要改变荧光颜色时,再通过第一光源60激发其它荧光材料。

通过设置光过滤层70,可以阻止预设波长范围的光进入光学器件,从而避免了因多种荧光物质被同时激发而产生的颜色混乱。

光过滤层70的实现方式很多,本公开实施例不作具体限定。在某些实施例中,光过滤层70可以是能够过滤某一波长范围的光的过滤膜,例如过滤紫外线的膜。在某些实施例中,光过滤层70也可以是电致变色玻璃或电致变色膜,从而可以根据实际需求,控制入射光的波长范围。

图7为根据本公开再一实施例提供的光学器件的结构示意图。

如图7所示,光学器件10还可以包括光阻挡层80。光阻挡层80设置于第一导光层20的非折叠方向侧,用于基于从第一导光层20入射到光阻挡层80的光,向所述第一导光层20发送光。

可选地,光阻挡层80例如可以是反射层,以便于通过反射的方式,将来自第一导光层20的光反射回第一导光层20。

可选地,光阻挡层80例如可以也是荧光层,以便于基于来自第一导光层20的光,激发出荧光,并将荧光射向第一导光层20。

优选地,光阻挡层80例如可以与功能层30具有相同的结构。

通过设置光阻挡层,可以有效地防止光从第一导光层的非层叠方向侧射出,从而将第一导光层中各个方向的光全部归集至从远离功能层的一侧射出,进一步增加光学器件的荧光效果。

为了提高光学器件的自洁性,在雨天雾天的水珠影响光效,在一些实施例中,光学器件远离功能层方向上的最外侧还可以进行疏水或超疏水处理。

应当理解,疏水处理需要根据光学器件的结构进行设置,以便在保证疏水效果的同时,不会破坏光学器件原本的光学特性。

示例性功能层

图8所示为本公开一实施例提供的功能层的结构示意图。如图8所示,本公开实施例提供的功能层30包括荧光层31和与荧光层31层叠设置的第一反射层。具体而言,荧光层31包括多个荧光槽311,多个荧光槽311沿荧光层31的层叠方向(如图8所示方位的上下方向)贯穿荧光层31。第一反射层包括第一子反射层32,第一子反射层32位于荧光层31的第一侧(如图8所示方位的下侧)。第一子反射层32包括多个第一反射单元321,并且,多个第一反射单元321与荧光层31中的多个荧光槽311一一对应设置,多个第一反射单元321在荧光层31的正投影覆盖多个荧光槽311。

并且,本公开实施例提供的功能层30还包括层叠设置到荧光层31远离第一子反射层32的表面的透明层33,以及依次层叠设置到第一子反射层32远离荧光层31的表面的胶黏剂层34和背纸层35。其中,透明层33能够起到承载支撑荧光层31和发射层的作用。胶黏剂层34和背纸层35用于将荧光层31和反射层粘结到其他物体上。

应当理解,上述提及的透明层33、胶黏剂层34和背纸层35可以去除。

在本公开实施例中,荧光层31用于基于入射光进行荧光反应,进而激发出荧光。第一反射层用于基于多个荧光槽311进行光反射操作。由于荧光槽311的周向槽壁同样能够基于入射光进行荧光反应。因此,荧光层31的荧光面积大于荧光层31在第一子反射层32所在平面的正投影面积。那么,在实际应用过程中,荧光槽311不仅能够借助周向槽壁增大参与荧光激发的面积,而且能够借助荧光槽311和与荧光槽311对应的第一反射单元321使被激发的荧光,通过321,以特定角度的反射,从而进入特定方向观测者眼中,所以对比现有技术,充分利用各种角度入射光增大荧光激发效果(自然光线有大量散射漫射),又利用了反射结构,又将本散射、漫射的激发荧光,调整反射角度至特定方向(由321反射结构角度设定),使本来对观测者无效果的激发光,因反射结构而增强警示效果。

优选地,在如图8所示方位的主视视角截面图中,荧光槽311的截面形状为倒梯形。如此设置,能够借助倒梯形荧光槽311的周向槽壁进一步增大荧光反应的面积。

需要说明的是,荧光层31既可以基于富含荧光的材料形成,亦可以是通过在不具备荧光功能的基体表面敷设荧光材料的方式形成的。

与现有包括荧光层和/或反射层的功能层相比,本公开实施例提供的功能层利用非平面设置的荧光层优化了荧光激发效果。此外,由于荧光槽311的存在,入射光可直接通过荧光槽311到达第一反射单元321,无需再穿过能够削弱入射光的其他层级结构,光损极小,而且入射角度可以较大(现有技术中,该类角度光线产生的荧光对观测者几乎无实质效果),此外,荧光层31被激发的荧光也可以借助荧光槽311到达第一反射单元321,因此,荧光效果被增强。虽然在本公开实施例中,单位面积内的第一反射单元321的数量少于单位面积内全部铺设第一反射单元321的数量,但是由于光损减少,311槽面积及散漫射光线的利用,因此,本公开实施例提供的功能层,不仅能够优化荧光激发效果,增强警示能力,而且能够增强反射效果。尤其将本公开实施例提供的功能层应用到用于交通警示的三角警告牌、路锥等中时,其荧光激发效果和反射效果均被优化,进一步提高了针对驾乘人员的警示效果,进而进一步降低了二次事故发生的几率。尤其注意的是,在雾天、沙尘等颗粒气候天象时,现有三角警告牌对黄光的反射效果极差,而采用本公开实施例提供的功能层的三角警告牌,针对黄光的反射效果不受影响。

在本公开一实施例中,将上述实施例提及的功能层应用到三角警告牌时,基于功能层替代现有三角警告牌的荧光区和反射区。即,借助功能层同时满足了三角警告牌的荧光需求和反射需求。如此设置,不仅能够节省材料,进而节省成本,而且警示效果和环保效果亦更好。

需要说明的是,本公开实施例中提及的功能层,不局限于应用到三角警告牌中,还可以与粘合层等结构贴合后应用到其他需要警示的物品上。

此外,需要说明的是,在图8所示功能层30中,荧光槽311亦可以被透明低光损材料填充。

示例性地,第一反射单元321为微棱镜单元3211。其中,微棱镜单元3211指的是表面贴附有金属反射膜层的微棱镜。

优选地,微棱镜的角度小于预设角度,微棱镜的反射率大于预设反射率。由于在三角警告牌应用场景中,反射角度主要考虑的是事故车后续同向的车辆,因此,如此设置能够进一步优化荧光激发效果和反射效果,让传统荧光警示仅散射、漫射的情况,因微棱镜的反射角度而调优为特定方向,增强特定方向荧光激发光强度。

优选地,荧光层31的荧光面积大于荧光层31在第一反射层(比如第一子反射层32)所在平面的正投影面积。更优选地,荧光层31的荧光面积大于荧光层31对应的平面面积。如此设置,能够利用非平面设置的荧光层增大荧光面积,进而利用增大的荧光面积进一步优化荧光激发效果。

如前所述,图8所示方位为功能层30的主视视角截面图。为了清楚显示功能层30的结构,下面结合图9给出在本公开另一实施例中,功能层30的俯视视角的结构示意图。

需要说明的是,在如图8所示方位的主视视角截面图中,荧光槽311的截面形状不局限于倒梯形,亦可以为半圆形或者其他形状,只要能够增大实际的荧光面积即可。下面结合图10举例说明。

具体地,图10所示为本公开又一实施例提供的功能层的结构示意图。如图10所示,图10所示实施例与图8所示实施例的区别在于,在图10所示实施例中,荧光槽311的截面形状为半圆形。

图11所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。在图8所示实施例基础上延伸出图11所示实施例,下面着重叙述图11所示实施例与图8所示实施例的不同之处,相同之处不再赘述。

如图11所示,本公开实施例提供的功能层30去除了透明层33、胶黏剂层34和背纸层35。并且,本公开实施例提供的功能层30还包括第二导光层36。其中,第二导光层36层叠设置于荧光层31的第二侧(即如图11所示方位的上侧),并且,第二导光层36符合预设的导光条件。

示例性地,第二导光层36的材料为透明导光材料,以便入射到第二导光层36的光能够在第二导光层36中均匀发散传导,最终将大量光以靠近第二导光层36所在平面的法线方向射出,从而实现提高功能层30的光效果的目的(对比现有的散射、漫射)。

可选地,第二导光层36为微米导光板或纳米导光板或导光膜。

示例性地,本公开实施例中提及的第二导光层36的形状、材料以及所能够带来的光效果均可参见上述实施例提及的第一光层20,本公开实施例不再赘述。

在实际应用过程中,入射光首先入射到第二导光层36,以便利用第二导光层36将光源(如点光源)转换成面光源,继而使经第二导光层36得到的面光源到达荧光层31和第一子反射层32,最后,经荧光层31激发的荧光和第一子反射层32反射的光最终经第二导光层36射出。

本公开实施例提供的功能层,借助第二导光层进一步提高了激发光光效果,实质起到光射出归集方向作用,进而进一步提高了功能层的视觉醒目程度。

在本公开另一实施例中,在上述实施例提及的功能层的进光侧(比如图11所示方位的功能层的上侧)层叠设置保护膜结构,以便保护功能层。

在图11所示实施例基础上延伸出本公开另一实施例。在本公开实施例中,光学器件10还可以包括位于第二导光层36的非层叠方向的第二光源(图中未示出)。其中,非层叠方向指的是第二导光层36所在平面的延伸方向。

优选地,第二光源与第二导光层36接触设置。

第二光源的数量可以是一个,也可以是多个,其可以设置在第二导光层36的非层叠方向上的一侧,也可以设在第二导光层36的非层叠方向上的多侧,对于第二光源的具体数量,本公开实施例不作具体限定。

同样地,本公开实施例中提及的第二光源的形状、材料以及所能够带来的效果均可参见上述实施例提及的第一光源,本公开实施例不再赘述。

图12所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。在图11所示实施例基础上延伸出图12所示实施例,下面着重叙述图12所示实施例与11所示实施例的不同之处,相同之处不再赘述。

如图12所示,在本公开实施例中,第一反射单元321包括微棱镜3212。并且,功能层30还包括位于第一子反射层32远离荧光层31的一侧的支撑部件37。支撑部件37用于支撑第一子反射层32,以支撑多个微棱镜3212对应的反射空腔3213。

应当理解,反射空腔3213内装载有低折射的物质如气体(比如空气)。在实际应用过程中,微棱镜3212和反射空腔3213结合能够实现上述实施例提及的微棱镜单元3211所实现的功能。

与图11所示实施例相比,空腔结构比贴膜结构寿命周期更长、污染更小(通常采用金属膜,易氧化且上下游工艺都存在污染产生),本公开实施例提供的功能层荧光更均匀。此外,本公开实施例还能够借助支撑部件进一步扩展功能层的辅助功能。

在本公开一实施例中,支撑部件37的材料包括夜光材料,以提高功能层30的适应能力和应用广泛性。比如,将功能层30应用到用于交通示警的三角警告牌,当无阳光且无后车前灯照射时(比如夜晚),功能层30中的荧光层与反射层均不起作用。在此情况下,便可借助包括夜光材料的支撑部件37实现交通示警的目的。

图13所示为本公开再一实施例提供的功能层的结构示意图。在图8所示实施例基础上延伸出图13所示实施例,下面着重叙述图13所示实施例与图8所示实施例的不同之处,相同之处不再赘述。

如图13所示,本公开实施例提供的功能层30去除了透明层33、胶黏剂层34和背纸层35。并且,在本公开实施例中,第一反射层包括与荧光层31层叠设置、且位于荧光层31的第二侧的第二子反射层38。第二子反射层38用于各种角度光入射,而出射光归集特定角度的效果。

优选地,功能层30还包括第三导光层39。第三导光层39层叠设置于荧光层31和第二子反射层38之间。第三导光层39符合预设导光条件。

继续参照图13所示,第二子反射层38包括多个第二反射单元381。其中,第二反射单元381为类微棱镜或棱镜结构,其与微棱镜要实现功能不同的是第二反射单元381可以更大角度获得多个方向的外部入射光线,含散射、漫射与直射,同时还将射出光,归集在法线方向,而非法线方向的多数射出光又射入射入相邻的第二反射单元381,回到功能层30中,所以第二子反射层38即能获得更多的入光,又将射出光归集到某个角度范围如法线方向(微棱镜则要求全部逆反射,而第二反射单元381则要求大多数光线以法线角度射出,所以虽然也是一种微小棱镜或棱结构,但与微棱镜的逆反射目的不同)。

与图12所示实施例相比,更充分利用了外界入射光,并更好的法线方向射出激发光和反射光。但这种结构观测者的角度更小,亮度更强,特别适合道路警示,更远距离警示。

在本公开另一实施例中,光学器件10还可以包括位于第三导光层39的非层叠方向的第三光源。同样地,本公开实施例中提及的第三光源的形状、材料以及所能够带来的效果均可参见下述实施例提及的第一光源,本公开实施例不再赘述。

示例性警示装置

本公开的其它实施例,还提供一种警示装置。本公开实施例提供的警示装置包括前述实施例中的光学器件。

对于警示装置的类型,本公开实施例不作具体限定。例如,警示装置可以是三角警告牌。例如,警示装置也可以是交通路锥。例如,警示装置还可以是警示柱。

优选地,在一些实施例中,本公开实施例提供的警示装置可以为三角警告牌。

对于现有标准三角警告牌来说,仅当环境中光的强度足够时,荧光效果才能得到保证。而在非晴朗天气时,由于环境中光强度不足,荧光激发不充分,荧光效果会大打折扣。而非晴朗天气时,事故又容易多发,若此时三角警告牌不够理想,则很容易导致二次事故。

采用了本公开中的实施例,都会增强荧光效果,特别是在采用了激发光源的实施例中,彻底摆脱荧光依赖日照,而交通事故则在天气不好时多发,也就是现有三角牌标准仅适合理想天气,反而不适合事故多发天气,而本公开则有效的实现全天候警示,甚至雾比较浓时,依然会用黄色波长光线警示,而现有标准完全无法适应这种气候。

需要指出的是,在本公开的上述实施例中,所有的微结构,如微棱镜等,均可以采用微米或纳米制作技术如压印制备。

可选地,在一些实施例中,光学器件可以用于在需救护场景向路过人员和/或车辆发出救护信号。也就是说,本公开一实施例还提供一种具备救护能力的警示装置,该警示装置包括上述任一实施例提及的光学器件,并且,光学器件用于向在需救护场景向路过人员和/或车辆发出救护信号。

具体来说,在事故中出现伤员,需要救护的应用场景中,警示装置可以通过控制光学器件的闪烁频率和/或颜色和/或多个光学器件的闪烁顺序等向过往的车辆及人员发送救护信号。

对于救护信号,本申请实施例不作具体限定。示例性地,在某些实施例中,救援信号可以采用国际通用急救信号,即三长三短的闪烁方式。

这样,在救护车到达前,如果过往的车辆或人员中有人具有紧急救护能力,则会在观察到救护信息后,及时参与到伤员抢救中,从而可以使得事故中的受伤人员得到及时的救治,降低事故中受伤人员的死亡率。

以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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