光图案化装置与照明和/或信号指示设备的制作方法

本实用新型涉及光照明与信号指示领域，尤其涉及一种光图案化装置与包括该光图案化装置的照明和/或信号指示设备。

背景技术：

随着技术的发展和社会的进步，人们对于光学照明或信号指示设备的要求不再仅仅限于提供照明或信号指示灯的功能。于是，对于，光学照明或信号指示设备(例如用于机动车辆的车灯)的个性化的需求越来越多，可能需要提供更为丰富的光束图案和点亮效果。比如，可能期望照明或信号指示光包含某些信息或图案以满足个性化定制的要求。现有技术已经提供了在光学照明或信号指示装置产生图案的装置。但在现有的光学照明或信号指示装置中，尤其是在机动车辆的车灯中，还缺乏能够对照明或信号指示光进行图案化的同时形成具有3维光学效应的图案的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种光图案化装置，其能够以简单的结构来对照明或信号指示光进行3维图案化。

本实用新型的目的还在于提供一种包括该光图案化装置的照明和/或信号指示设备。

本实用新型的实施例提供了一种光图案化装置，包括：

配光单元，所述配光单元具有入射端面、出射端面和侧表面，所述入射端面和出射端面分别位于所述配光单元的两端，所述配光单元在所述入射端面和出射端面之间的位置还设置有一个或更多个侧向导光部，所述侧向导光部布置成引导从入射端面入射的一部分光从配光单元的侧表面射出，从入射端面入射的另一部分光从所述出射端面朝向光图案化装置的光出射侧射出；和

反射单元，所述反射单元布置成接收从所述配光单元的侧表面出射的光并将其朝向所述光图案化装置的光出射侧反射。

在一实施例中，所述配光单元为光导部件，所述侧向导光部位于所述配光单元的侧表面上并具有出光表面，所述出光表面被定向成使得从入射端面入射的光的至少一部分在所述出光表面处的入射角不满足全反射条件。

在一实施例中，所述出光表面与所述配光单元的侧表面形成有夹角。

在一实施例中，所述侧向导光部由所述配光单元的侧表面上的凸起或凹陷形成。

在一实施例中，所述侧向导光部呈围绕所述配光单元的环形形式。

在一实施例中，所述侧向导光部具有反射表面，所述反射表面布置成将从入射端面入射的一部分光朝向配光单元的侧表面反射。

在一实施例中，所述反射表面被定向成使得从入射端面入射的光的至少一部分在所述反射表面处的入射角满足全反射条件。

在一实施例中，所述侧向导光部由所述配光单元的侧表面上的台肩部形成。

在一实施例中，所述反射单元具有围绕所述配光单元布置的一个或更多个反射面，用于反射从所述配光单元的侧表面出射的光。

在一实施例中，所述反射单元包括三个或更多个平面或曲面形式的反射面。

在一实施例中，所述配光单元的入射端面设有光学准直单元。

在一实施例中，被所述反射单元反射的光的行进方向与光从所述出射端面射出的方向平行。

在一实施例中，从入射端面入射的光为平行光、发散光或会聚光。

在一实施例中，所述侧向导光部围绕所述配光单元的侧表面对称地或非对称地设置。

在一实施例中，所述配光单元为一体件。

在一实施例中，所述配光单元的出射端面设置有光均匀化结构。

本实用新型的实施例还提供了一种用于机动车辆的照明和/或信号指示设备，包括：

根据上述任一实施例所述的光图案化装置；以及

一个或更多个光源，所述光源用于发出入射到所述配光单元的入射端面上的光。

在一实施例中，所述用于机动车辆的照明和/或信号指示设备包括光图案化装置阵列，所述光图案化装置阵列由多个根据上述任一实施例所述的光图案化装置构成。

在一实施例中，所述光图案化装置阵列中的至少两个光图案化装置共享同一光源。

如本实用新型的上述至少一个实施例中所述的光图案化装置，通过在配光单元中设置侧向导光部而使一部分入射光经过反射单元的反射以在出射光中形成所需的图案，并在所生成的图案中产生3维效果。

附图说明

图1示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置的立体示意图；

图2示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置的侧向剖视图；

图2a示出图2中局部A的示意性侧视图；

图3示出根据本实用新型的另一实施例的光图案化装置的侧向剖视图；

图3a示出为图3中所示的光图案化装置的配光单元从光出射侧观察的正视图；

图3b示出根据本实用新型的另一实施例的光图案化装置的侧向剖视图；

图4示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置的立体示意图；

图5示出根据本实用新型的又一实施例的光图案化装置的侧向剖视图；

图6a-6c示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置的示意图；以及

图7a-7b示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置中的反射单元的变体示例。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

根据本实用新型的总体构思，提供一种光图案化装置，包括：配光单元，所述配光单元具有入射端面、出射端面和侧表面，所述入射端面和出射端面分别位于所述配光单元的两端，所述配光单元在所述入射端面和出射端面之间的位置还设置有一个或更多个侧向导光部，所述侧向导光部布置成引导从入射端面入射的一部分光从配光单元的侧表面射出，从入射端面入射的另一部分光从所述出射端面朝向光图案化装置的光出射侧射出；和反射单元，所述反射单元布置成接收从所述配光单元的侧表面出射的光并将其朝向所述光图案化装置光出射侧反射。

另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

图1-2示意性地示出了根据本实用新型的一实施例的光图案化装置100。该光图案化装置100包括配光单元10和反射单元20。配光单元10具有入射端面11、出射端面12和侧表面13。该入射端面11和出射端面12分别位于配光单元10的两端，所述配光单元10还设置有一个或更多个侧向导光部14。所述侧向导光部14可以位于入射端面11和出射端面12之间的位置处。所述侧向导光部14布置成引导从入射端面11入射的第一部分光31从配光单元10的侧表面13射出，从入射端面11入射的第二部分光32从所述出射端面12朝向光图案化装置100的光出射侧40射出。所述反射单元20布置成接收从所述配光单元10的侧表面13出射的光并将其朝向光图案化装置100的光出射侧40反射。作为示例，在设置多个侧向导光部14的情况下，多个侧向导光部14可以沿着从入射端面11至出射端面12的方向依次排布。其中每个侧向导光部均可以引导出具有特定光程的第一部分光31。因此，采用两个、三个、四个或更多个的侧向导光部14可以使得从光图案化装置100出射的光的图案更丰富，3维效果更好。

借助于如上所述的光图案化装置100，从配光单元10的入射端面11射入的一束光可以被赋予图案并从光图案化装置100的光出射侧40射出。当观察者迎着光图案化装置100的光出射侧40(即沿着图2中示出的x方向)观察时，可以看到经过光图案化装置100图案化的光。从图2中可以看出，入射端面11入射的第一部分光31经由反射单元20的反射而射出光图案化装置100，而第二部分光32直接从出射端面12射向光图案化装置100的外部。于是，这两部分光所经历的光程是不同的，第一部分光31经历了更长的光程才从光图案化装置100出射。因此，在观察者看来，第一部分光31和第二部分光32的对比将获得纵深感，从而在图案中产生3维效果。

这种方式可以采用简单的结构来实现3维图案效果，例如，仅需要在配光单元10的入射端面11前放置一个点光源(如发光二极管光源)就可以在反射单元20的整个反射区间上获得3维图案效果，从而覆盖大的视野范围。

作为示例，侧向导光部14可以有一个，也可以有多个。在设置多个侧向导光部14的情况下，上述第一部分光31可以从配光单元10的侧表面13的多个位置射出，从不同位置射出的光也可以具有不同的光程。这可以进一步丰富从光图案化装置100出射的光的3维图案效果。侧向导光部14可以根据形成图案的需要而灵活地布置，从而能够实现比较复杂的图案。

在一示例中，配光单元10可以为光导部件。所谓光导部件，是指主要以全反射方式使光在其内部进行传输的导光部件。其可以具有各种形状，例如圆柱形(可称为导光棒)、长条形(可称为导光条、灯条)、板形(可称为导光板)、环形(可称为导光环)等等。由于主要采用全反射方式进行传输，光导部件的光学效率高，光损失小。

在配光单元10为光导部件的情况下，在大多数位置，从入射端面11进入配光单元10的光能够被侧表面13全反射向配光单元10的内部而不从侧表面13射出。而侧向导光部14可以位于所述配光单元10的侧表面13上并具有出光表面15(参见图2a，图2a为图2中局部A的非剖视放大图)，所述出光表面15被定向成使得从入射端面11入射的光的至少一部分在所述出光表面15处的入射角不满足全反射条件。也就是说，光在出光表面15处的全反射条件被破坏，从而能够从出光表面15的位置处从配光单元10射出，进而射向反射单元20。本领域技术人员应当理解，所谓全反射条件是指光的入射角大于等于全反射临界角。全反射临界角由反射界面两侧的介质的折射率决定。作为示例，所述出光表面15能够对从配光单元内部入射于其上的光进行偏折。

采用在这种全反射的光导部件上设置破坏全反射条件的出光表面15的方式，可以准确地设置出光位置和提高光学效率。

在一示例中，出光表面15可与配光单元10的侧表面13形成有夹角，如图2和图2a所示。该夹角不为零。这种倾斜的出光表面15有利于改变光的入射角，从而破坏全反射条件。出光表面15与所述配光单元10的侧表面13所成的角度可以根据配光单元10的折射率、光入射方向、侧表面13的方向等因素来设定，例如可以为20度至70度之间，比如45度或90度。

在一示例中，所述侧向导光部14可以由所述配光单元10的侧表面13上的凸起或凹陷形成。虽然图2和图2a仅仅示出了凸起形式的侧向导光部14，但是应当理解，凹陷形式的侧向导光部14也是可以的，只要能够提供相应的出光表面15即可。作为示例，如图2和图2a所示，所述侧向导光部14可以呈围绕所述配光单元10的环形形式。这有利于实现对称的图案。

图3示出了根据本实用新型的另一实施例的光图案化装置100’。该光图案化装置100’包括配光单元10’和反射单元20’。配光单元10’具有入射端面11’、出射端面12’和侧表面13’。该入射端面11’和出射端面12’分别位于配光单元10’的两端，所述配光单元10’还设置有一个或更多个侧向导光部14’。所述侧向导光部14’布置成引导从入射端面11’入射的第一部分光31从配光单元10’的侧表面13’射出，从入射端面11’入射的第二部分光32从所述出射端面12’朝向光图案化装置100’的光出射侧40’射出。所述反射单元20’布置成接收从所述配光单元10’的侧表面13’出射的光并将其朝向光图案化装置100’的光出射侧40’反射。其中，侧向导光部14’具有反射表面16’，所述反射表面16’布置成将从入射端面11’入射的一部分光朝向配光单元10’的侧表面13’反射。经过侧表面13’反射的光将从侧表面13’射向反射单元20’，并经反射单元20’的反射后射出光图案化装置100’。

在一示例中，所述反射表面16’被定向成使得从入射端面11’入射的光的至少一部分在所述反射表面16’处的入射角满足全反射条件。也就是说，反射表面16’可以利用全反射方式来实现光从配光单元10’至反射单元20’的偏转，从而提高光学效率。

作为示例，如图3和图3a所示，侧向导光部14’可以由所述配光单元10’的侧表面13’上的台肩部形成。在图3a所示的示例中，反射表面16’可以设置在环绕出射端面12’的整个环形区域上，也可以仅设置在该环形区域的一部分上。虽然在图3和图3a中仅示出了一个反射表面16’，但应当理解，还可以根据需要而在入射端面11’和出射端面12’之间设置多个位置不同的反射表面16’(例如以阶梯面的形式，参见图3b)，以丰富出射光的图案。

在一示例中，所述反射单元20、20’可以具有围绕所述配光单元10、10’布置的一个或更多个反射面21、21’，用于反射从所述配光单元10、10’的侧表面13、13’出射的光。在图1的示例中，反射单元20可以包括三个平面形式的反射面21。这种反射单元20的结构稳定而紧凑。类似地，在图3的示例中，反射单元20’也可以包括三个平面形式的反射面21’。然而，这不是必须的，例如反射单元20、20’也可以包括如图4所示的一个曲面反射面(例如抛物面、椭圆面、双曲面等曲面)。

作为示例，反射面21的排布形式不限于图1所示的情形，且反射面21之间的夹角可以是任意的，例如该夹角可以为15度至150度之间的任何角度，如60度、90度等。在图7a给出的示例中，三个反射面21汇于一点，且它们之间所成的角度均为90度。而在图1的示例中，三个反射面之间成锐角。作为示例，三个反射面21中两两的交线可以交汇(如图7a所示)，也可以不交汇(如平行)，如图7b所示。在图7b的示例中，三个反射面21中两两之间的夹角为60度。上述角度均为示例性的，而不用于限定本实用新型。

反射面21不仅可以为平面形式，在一示例中，还可以为曲面形式，例如抛物面、双曲面、椭圆面等等。作为示例，反射单元20也可以同时包括平面形式的反射面和曲面形式的反射面。反射单元20中的反射面21的个数可以有一个、两个、三个、四个、五个或更多个。例如，图7b的示例中虽然仅仅示出了三个反射面21围成的封闭结构(截面为三角形)，但是也可以扩展成四个反射面21围成的封闭结构(截面为矩形)、五个反射面21围成的封闭结构(截面为五边形)等等。同样，图1、图7a中示出的结构也都可以扩展到由更多的反射面21形成的结构。

在一示例中，配光单元10、10’的入射端面11、11’可以设有光学准直单元17。如图5所示，光在入射到入射端面11上时可以通过光学准直单元17来进行准直，从而进一步提高光学效率和削减炫目等不良现象的发生。类似地，在图1和图3中的示例中的入射端面11、11’上均可以设置光学准直单元17。

作为示例，被所述反射单元20、20’反射的光的行进方向与光从所述出射端面12、12’射出的方向平行。也就是说，被所述反射单元20、20’反射的光和从所述出射端面12、12’射出的光的出射方向大致相同。这有助于为位于光图案化装置100、100’的光出射侧40、40’的观察者提供更为清晰的图案。

作为示例，从入射端面11、11’入射的光可以为平行光、发散光或会聚光。此外，在设置光学准直单元17的情况下，从入射端面11、11’入射的光在进入配光单元10、10’内部之前还经过了光学准直单元17的调整，该调整可能改变光束的形式，例如可能将发散光变为平行光或将平行光变为会聚光等等。

作为示例，侧向导光部14、14’围绕所述配光单元10、10’的侧表面13、13’对称地或非对称地设置。例如，侧向导光部14、14’在配光单元10、10’的不同的周侧上可以相互错位地设置。

在本实用新型的实施例中，所述配光单元10、10’可以具有任意形状的横截面，例如圆形，椭圆形、三角形、矩形、六边形等等。

作为示例，所述配光单元10、10’可以为一体件，从而简化制作工艺，且有助于提高光学效率。例如，配光单元10、10’可以由玻璃、树脂或塑料材料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。

在一示例中，所述配光单元10、10’的出射端面12、12’可以设置有光均匀化结构。该光均匀化结构可以使从出射端面12、12’射出的光强更为均匀，其例如包括如散射凸起、条纹或皮纹等散射结构。

本实用新型的实施例还提供了一种用于机动车辆的照明和/或信号指示设备，其可以包括：如上述任一实施例所述的光图案化装置100、100’以及一个或更多个光源50，所述光源50用于发出入射到所述配光单元10、10’的入射端面11、11’上的光。图5中示出光源50以及承载光源50的装置51(例如印刷电路板等)。

在本实用新型的实施例中，配光单元10、10’与反射单元20、20’可以通过粘合、卡接、螺纹连接等任何本领域已知的连接方式相互连接，或者也可以不相互连接，只要保持两者的位置即可。

在一示例中，该用于机动车辆的照明和/或信号指示设备还可以包括光图案化装置阵列200，如图6a-6c所示。所述光图案化装置阵列200可以由多个如上述任一实施例所述的光图案化装置100、100’构成。图6a至图6c示出了光图案化装置阵列200中的光图案化装置100、100’的三种布置形式。在图6a和图6b中均设有三个光图案化装置，而在图6c中设置有四个光图案化装置。这些布置形式有利于形成客户的定制图案。然而，光图案化装置阵列200中的光图案化装置100、100’的布置形式不限于此，可以根据实际的需要来任意组合和布置光图案化装置100、100’。

在一示例中，所述光图案化装置阵列200中的至少两个光图案化装置100、100’可以共享同一光源50。这可以减小功耗。另外，光源50可以直接地设置在光图案化装置100、100’的入射端面11、11’附近，也可以设置在离入射端面11、11’较远的位置而利用光传导装置来将从光源发出的光传导至入射端面11、11’。该光传导装置可以例如是光导部件、棱镜等本领域中任一形式的已知的光传导装置。

根据本实用新型的实施例的用于机动车辆的照明和/或信号指示设备可以包括任何类型的机动车辆照明灯和/或信号灯，例如前照灯、中央高位刹车灯、转向灯、位置灯、尾部刹车灯等等。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本实用新型总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。