光图案化装置与车灯的制作方法

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车灯。

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车灯。

本实用新型的实施例提供了一种用于车灯的光图案化装置，包括：光源；和配光装置，所述配光装置包括平行延伸的多个光偏折部，所述多个光偏折部分别用于接收和折射来自光源的光束的不同部分，经过光偏折部折射的光束的部分朝向车灯外部射出，其中，每个所述光偏折部具有光入射表面和光出射表面，所述光入射表面面向所述光源布置，所述光出射表面背向所述光源布置。

在一实施例中，所述多个光偏折部中的至少一个光偏折部的光入射表面与所述光源之间的距离和其它光偏折部的光入射表面与所述光源之间的距离不同。

在一实施例中，所述多个光偏折部彼此邻接地布置。

在一实施例中，所述光出射表面在与光偏折部的延伸方向垂直的方向上的截面中具有圆弧形的轮廓或三角形的轮廓。

在一实施例中，所述光出射表面在与光偏折部的延伸方向垂直的方向上的截面中具有部分圆形的轮廓，每个光偏折部的宽度为d，所述光入射表面至所述光出射表面的根部的距离为H，从光源发出的相应的光束部分在光入射表面的中心处的入射角为α，光偏折部的材料折射率为n，则一部分光偏折部或所有光偏折部满足：

H×sinα/n<d/2。

在一实施例中，每个光偏折部的宽度为：

d＝2×H×arcsin(n×sin(arctan(H(n-1))/2r))，

其中r为光出射表面的曲率半径。

在一实施例中，所有光偏折部的光入射表面位于同一平面，且该平面与从光源发出的光束的中心轴线垂直或与从光源发出的光束的中心轴线成倾斜角。

在一实施例中，光源与至少一个光偏折部的光入射表面紧贴设置。

在一实施例中，所述光图案化装置还包括：光准直器，所述光准直器位于所述光源和配光装置之间，用于对从光源发出的光束进行准直。

在一实施例中，在所述光准直器的光出射表面上或在光准直器和配光装置之间设置有光扩散部件，用于对经过准直的光束进行扩散。

在一实施例中，所述光偏折部的宽度小于0.15毫米。

在一实施例中，所述光源在垂直于所述光偏折部和光束的中心轴线的平面中的发光角度大于30度。

在一实施例中，所述光源包括一个或更多个白光或单色光发光二极管。

在一实施例中，所述光源为点光源或面光源。

在一实施例中，所述配光装置由光栅形成。

本实用新型的实施例提供了一种车灯，包括根据上述任一实施例所述的光图案化装置。

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，通过在配光装置设置一系列的光偏折部来而形成具有3维效果的图案，从而提高车灯的照明和/或信号指示光的视觉效果。

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示意图，其中配光装置垂直放置；

图3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，其中配光装置倾斜放置；

图4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，其中设置有准直器；

图5示意性地示出光偏折部的工作原理；

图6示出根据本实用新型的另一实施例的光图案化装置中的配光装置的侧向示意图；

图7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，其中光源紧贴配光装置放置；

图8示出根据本实用新型的一实施例的光图案化装置中的配光装置的、从光出射面一侧观察的示意性视图；以及

图9示出根据本实用新型的另一实施例的光图案化装置中的配光装置的、从光出射面一侧观察的示意性视图。

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，提供一种用于车灯的光图案化装置，包括：光源；和配光装置，所述配光装置包括平行延伸的多个光偏折部，所述多个光偏折部分别用于接收和折射来自光源的光束的不同部分，经过光偏折部折射的光束的部分朝向车灯外部射出，其中，每个所述光偏折部具有光入射表面和光出射表面，所述光入射表面面向所述光源布置，所述光出射表面背向所述光源布置。

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：光源10和配光装置20。所述配光装置20可以包括平行延伸的多个光偏折部30，所述多个光偏折部30分别用于接收和折射来自光源10的光束40的不同部分。每个所述光偏折部30具有光入射表面31和光出射表面32，所述光入射表面31面向所述光源10布置，所述光出射表面32背向所述光源10布置。经过光偏折部30折射的光束40的部分可以从车灯射出，用于形成照明和/或信号指示光束。

借助于根据本实用新型的实施例的光图案化装置100，可以实现对光束的图案化。例如，当光源10为一点光源(如发光二极管)时，经过光图案化装置100的光束可能会形成一条亮线的图案。当光源10包括一列点光源时，经过光图案化装置100的光束可能会形成一组亮线的图案。

在一示例中，所述多个光偏折部30中的至少一个光偏折部30与所述光源10之间的光程可以和其它光偏折部30与所述光源10之间的光程不同。例如，所述多个光偏折部30中的至少一个光偏折部30的光入射表面31与所述光源10之间的距离和其它光偏折部30的光入射表面31与所述光源10之间的距离不同。如图1所示，位于配光装置20中间部分的光偏折部30与位于配光装置20上下两端的光偏折部30至光源10的距离是不同的。

由于每个光偏折部30的光入射表面31与光源10之间的距离并不都相同，当观察者观看从各个光偏折部30的光出射表面32射出的各个光束部分时，会产生3维视觉效果。例如，在图1所示的情形中，即使各个光偏折部30并排地排列，观察者会感觉到经过位于配光装置20上下两端的光偏折部30的光束部分与经过位于配光装置20中间部分的光偏折部30的光束部分相比，是从更远的位置发出的。于是，在视觉上会感觉到图案存在纵深感，甚至可能会产生图案(例如线)的弯曲，从而产生3维效果。

光源10与配光装置20的摆放方式也可能会影响3维效果。例如，如图2至4所示，光偏折部30的光入射表面31所在的平面可以与从光源10发出的光束40的中心轴线41垂直(例如图2所示)，也可以与从光源10发出的光束40的中心轴线41成倾斜角(例如图3和图4所示)。将配光装置20相对于光束40的中心轴线41倾斜放置，有利于增大各个光偏折部30与光源10之间的距离差(参见图3)，从而使得从各个光偏折部30出射的光中的3维视觉效果得到增强。通常而言，该倾斜角度越大，3维视觉效果也越强。作为示例，所有光偏折部30的光入射表面31可以位于同一平面，但这不是必须的，例如各个光偏折部30的光入射表面31也可以彼此之间存在夹角。

作为示例，由并行排列的多个光偏折部30形成的配光装置20可以相对于从光源10发出的光束40的中心轴线41成20度至70度的倾斜角，例如30度至60度的倾斜角，如45度的倾斜角。

作为示例，所述多个光偏折部30彼此邻接地布置，如图1所示。这可以提高从所述多个光偏折部30出射的光束的光强的均匀性。在一示例中，各个光偏折部30可以具有同样的尺寸(包括宽度、高度、入射面和出射面的形状等)，这有助于形成连续均匀的图案。然而，在另外的示例中，例如为了形成不均匀的图案，各个光偏折部30的尺寸也可以不同，甚至在相邻的光偏折部30之间可以设定一定的间隔。

下面以出射面为圆弧面的光偏折部30为例，对光偏折部30的工作原理进行简要的介绍。

图5示意性地示出了单个光偏折部30。该光偏折部30的光出射表面32在与光偏折部30的延伸方向垂直的方向(即图1和图5中的X方向)上的截面中具有部分圆形的轮廓，该光偏折部30的宽度为d，所述光入射表面31至所述光出射表面32的根部的距离为H，从光源10发出的相应的光束部分在光入射表面31的中心处的入射角为α，光偏折部30的材料折射率为n。在一示例中，所述光偏折部30可以满足：

H×sinα/n<d/2 (式1)

在满足式1的条件下，可以使至少入射到光入射表面31上的大部分光能够从该光偏折部30的光出射表面32射出，这样，当迎着光偏折部30的光出射表面32观察时，该光偏折部30是亮的，或者说，该光偏折部30对应的区域被点亮。当每个光偏折部30均满足式1时，配光装置20整体将呈现均匀的亮图案。然而，在本实用新型的实施例中，并不限于所有光偏折部30都必须满足式1，例如，光源10所发出的光束部分在各个光偏折部30上的入射角可以不相同，这样，当光束部分的入射角非常大时，其所对应的光偏折部30可能就不再满足式1，这时，从该光偏折部30出射的光的强度就会减小，而可能形成图案中的暗区域。在另外的示例中，也可以根据实际的要求来调整上述光偏折部30的尺寸来获得不同的亮暗区域。

作为示例，每个光偏折部30的宽度d可以为：

d＝2×H×arcsin(n×sin(arctan(H(n-1))/2r)) (式2)

其中r为光出射表面32的曲率半径。

作为示例，光偏折部30的宽度d可以小于5mm，优选小于0.15mm，例如可以为大于0.01mm且小于0.15mm、或大于0.05mm且小于0.15mm或大于0.1mm且小于0.15mm。作为示例，所述光入射表面31至所述光出射表面32的根部的距离H可以为0.1mm至5mm，例如小于0.3mm，如0.237mm。

在如上所述的实施例中，所述光出射表面32在与光偏折部30的延伸方向垂直的方向上的截面中具有圆弧形的轮廓，但本实用新型不限于此。光出射表面32也可以有其他任何形状的轮廓，例如，所述光出射表面32在与光偏折部30的延伸方向垂直的方向上的截面中可以具有三角形的轮廓，如图6所示。

在如图1所示的实施例中，光源10与光偏折部30间隔一定距离设置，但本实用新型不限于此。例如，光源10可以与配光装置20上的至少一个光偏折部30的光入射表面31紧贴设置，如图7所示。这种方式可以使得，配光装置20上的某些光偏折部30与光源10之间的距离尽可能短，从而增强3维效果。例如，在图7中配光装置20的中间部分的光偏折部30与光源10之间的距离同配光装置20的上下两端部分的光偏折部30与光源10之间的距离的差距与图1中的示例相比更大，因而从光偏折部30出射的光束中的3维效果更强。

在一示例中，光图案化装置100还可以包括光准直器50，如图4所示。所述光准直器50位于所述光源10和配光装置20之间，用于对从光源10发出的光束40进行准直。光准直器50的设置可以起到扩大光源10的发光面积的作用，例如，当光源10为点光源时，光准直器50可以将其转化成面光源。这样可以在从配光装置20出射的光束中形成更宽的图案(例如更宽的线)。作为示例，光准直器50可以为透镜或现有技术中能够实现光学准直的任何合适的装置。

在一示例中，在所述光准直器50的光出射表面51上设置有光扩散部件52(例如设有凸起的光学扩散层)，用于对经过准直的光束进行扩散。通常，经过准直的光趋向于成平行光束形式，而该光扩散部件52能够扩大光束的照射范围，从而更好地提高光强的均匀性和3维效果。作为示例，光扩散部件52也可以设置在光准直器50和配光装置20之间，例如可以是光扩散板。

在一示例中，所述光源10在垂直于所述光偏折部30和光束40的中心轴线的平面(即图1的纸面所在的平面)中的发光角度大于30度。较大的发光角度有助于使不同的光偏折部30与光源10之间的距离差增大，从而提高3维效果。

作为示例，所述光源10可以包括白光或单色光发光二极管。在光偏折部30的宽度d与可见光波长相比相对较大的情况下(例如在0.1mm以上)，光偏折部30对于白光的分色效果不明显，不会影响出射光的视觉效果。因此，该光源10可以采用白光发光二极管。所述光源10可以包括一个发光二极管，或是发光二极管的阵列。光源10可以由现有技术中已知的任何用于承载光源的部件来支撑，例如灯座、印刷电路板等等。

作为示例，所述光源10既可以是点光源，也可以是面光源(例如可以由有机发光二极管(OLED)来制成)。作为示例，在配光装置20上的光偏折部30可以成线条形式延伸，例如参见图8；也可以成封闭环形式延伸，例如参见图9。作为示例，所述配光装置20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，配光装置20可以由透明的玻璃、树脂或塑料材料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。光偏折部30的折射率例如可以在1.3至2.0之间。

在本实用新型的一实施例中，所述配光装置20可以由光栅形成。在此情况下，每个光偏折部30可以对应于一个光栅单元，光栅的节距可以等于光偏折部30的宽度。利用光栅来形成配光装置20，可以简化制作工艺和系统结构。需要说明的是，光栅在光学系统中通常用于衍射，但在本实用新型中，衍射效应不是主要的。尤其是，在光偏折部30的宽度d与可见光波长相比相对较大的情况下(例如在0.1mm以上)，光偏折部30主要通过折射来实现所需的3维显示效果。这与现有技术中的光栅的通常意义上的应用是有很大区别的。

本实用新型的实施例还提供了一种包括如上述任一实施例所述的光图案化装置100的车灯。从配光装置20射出的光束可以用于形成车灯的照明和/或信号指示光，以提高视觉效果。

在本实用新型的实施例中，配光装置20可以由任何已知的用于保持光学元件的合适的装置来支撑或悬挂，例如支座，吊臂等。

根据本实用新型的实施例的车灯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。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本实用新型的限制。

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。