光学元件以及发光装置的制作方法

本实用新型涉及机动车辆和发光装置技术领域，具体地，涉及一种光学元件和一种包括该光学元件的发光装置。

背景技术：

机动车辆的发光装置涵盖有各种照明和/或信号指示装置，例如车辆的前照灯、雾灯、转向灯、刹车灯、位置灯、日间行车灯等等。为了提高车辆的识别度和丰富车灯的造型设计，在一些车辆的照明和/或信号指示装置的设计中引入了3D光学成像效果。例如，在车辆的刹车灯或尾灯中产生3D效果，这样，在驾驶者踩下制动踏板时，刹车灯亮起并产生带有3D样式的光效，以提醒后方的驾驶者注意。

为获得3D效果，往往需要多种光学元件的组合，例如需要反光镜、光导和内透镜，这导致成本问题。进一步地，多种光学元件的使用要求在设计中留出足够的安装空间，因此现有的具有3D照明效果的发光装置体积较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种光学元件和发光装置，其能够丰富车灯的造型设计。

本实用新型的目的还在于提供一种包括前述发光装置的机动车辆。

为达到上述目的或目的之一，本实用新型的技术解决方案如下：

一种光学元件，所述光学元件包括：本体；入光侧，该入光侧设有完全反射层；和出光侧，该出光色设有半透半反层，其中，在所述完全反射层中设置有穿通完全反射层的多个穿透部、例如孔。在此，入光侧和出光侧彼此相对而置。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述完全反射层包括厚度为A的金属反射镀层，例如镀铝层、镀银层或其他的反射镀层，所述半透半反层包括厚度为B的半透半反膜，其中，优选地，厚度B小于厚度A。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述本体为透光板，例如由玻璃、PC或PMMA材料制成。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述穿透部为通过激光蚀刻形成的蚀刻穿透部。

根据本实用新型的一个优选实施例，多个孔呈矩阵形排列在完全反射层中，其中一个孔的圆心与相邻孔的圆心相距1-5mm。

根据本实用新型的一个优选实施例，沿从矩阵的中心向矩阵的外围的方向，相邻孔的圆心之间的间距逐渐增大。

根据本实用新型的一个优选实施例，多个孔形成多个同心布置的环形，其中一个环形的直径与相邻环形的直径相差1-5mm。

根据本实用新型的一个优选实施例，沿从环形的圆心向外的径向方向，相邻环的直径差逐渐增大。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述孔为圆孔，并且圆孔的直径为1-3mm。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种发光装置，所述发光装置包括光源和根据前述实施例中任一项所述的光学元件，其中，光源布置在面向光学元件的设有完全反射层的入光侧。在此，可为光源配有光反射件。

根据本实用新型的发光装置，设置有能够产生特殊点亮效果的光学元件(透镜)，因此发光装置能够产生特殊的点亮效果，例如3D星空图案，这丰富了车灯的造型设计，并能提高车辆的识别度，例如在车辆的尾灯设计中采用这种发光装置，那么从车辆后方观察，尾灯显现出3D的星空图案，美观性和独特性得到体现。本实用新型的具有星空点亮效果的发光装置突破了现有的显示造型的限制，能够给观察者留下深刻的印象。

进一步地，本实用新型的发光装置采用较少的光学元件实现了3D效果，相比现有技术中采用反光镜、光导和内透镜的组合的技术方案，结构得到简化，成本降低。而且，由于使用较少的光学元件，无需为它们预留安装空间，因此这种发光装置体积较小。

附图说明

图1为根据本实用新型的实施例的发光装置的总体示意图；

图2为根据本实用新型的实施例的发光装置的截面示意图；

图3为示出根据本实用新型的实施例的发光装置的光源和光学元件的示意图；

图4为根据本实用新型的实施例的发光装置的光学元件的后视图；以及

图5示意性地示出了根据本实用新型的实施例的发光装置的光学元件的蚀刻孔的形成过程。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性的实施例，其中相同的标号表示功能相同或相似的元件。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，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

下面以机动车辆的尾灯为例说明本实用新型的发光装置，然而需要说明的是，本实用新型的发光装置不仅仅局限于用在机动车辆的尾灯中，替代地，其可以用在任何照明和/或信号指示装置中，例如车辆的前照灯、雾灯、转向灯、刹车灯、位置灯、日间行车灯等等。

图1为根据本实用新型的实施例的发光装置的总体示意图，如图1所示，发光装置100安装在车体的尾部，在车体的尾部的左右两侧各设置一组发光装置100。有利地，发光装置100凹入车体内，即发光装置100的外面罩(例如外透镜)内缩入车体壳体内，并且外透镜的轮廓被构造为呈C字形，C字形的中部进一步内凹，这样的设计增加了车灯的立体感，在发光装置被点亮时，所反映的3D立体感更强烈。在一个具体实施例中，C字形的外透镜包括上L形透明区域、下L形透明区域和C字形透明区域，并且上L形透明区域与C字形透明区域的上边大致平齐，下L形透明区域与C字形透明区域的下边大致平齐。

图2为根据本实用新型的实施例的发光装置的截面示意图，如图2所示，发光装置100包括：印刷电路板1、LED 2、反射器3、壳体4、承载盘或过渡盘5、内透镜6和外透镜7。其中，壳体4与机动车辆的车体结合，LED 2安装在印刷电路板1上，通过印刷电路板1提供电能和控制信号，印刷电路板1和LED 2作为发光装置的光源，然而本实用新型的发光装置的光源不限于LED形式的光源，可以为任何适用于车灯的光源，例如卤素灯、疝气灯等等。印刷电路板1或光源可以直接固定在壳体4上或者通过过渡盘与壳体4固定连接。沿从发光装置的内部向外部的方向(也是光路的大致传播方向)，依次设置印刷电路板1、LED 2、反射器3、内透镜6和外透镜7，其中反射器3设置在光源和内透镜6之间，呈大致圆筒形状，朝向内透镜6的开口略微扩张，用于笼络光束，将光束引导向内透镜6。

呈内透镜6的形式的光学元件被配置为接收来自光源的光，内透镜6通过设置在壳体4内的承载盘5被固定，例如通过形状配合的卡接卡持在承载盘5上。虽然在下文将要描述的图3中，内透镜6被示出为具有扁平的平面形状，但是在实际应用中，其可以被设计为具有大致曲面形状，或者结合机动车辆的车体形状或车灯的造型设计变化，以吻合机动车辆或车灯的总体设计。外透镜7设置在内透镜6的远离光源的一侧上并且被配置为接收来自内透镜6的光并使光出射，它可以直接固定在壳体4上或者通过过渡盘与壳体4固定连接。

在一个实施例中，内透镜6被配置为将接收的光转换为3D图案，具体地，内透镜6包括：本体61；完全反射层62，所述完全反射层62设置在本体61的朝向光源的一侧上，即入光侧上；和半透半反层63，所述半透半反层63设置在本体61的远离光源的一侧上，即出光侧上，参见图3。进一步地，在所述完全反射层62中设置有穿通完全反射层62的多个穿透部，例如孔，使得来自光源的光能够通过穿透部进入内透镜6的本体61中，参见图4。在此，孔可具有任何合适的形状，例如圆形、方形或特定的图案形状。在其他实施例中，内透镜6可以被配置为将接收的光转换为其他3D图案，这取决于内透镜6的本体61、完全反射层62和半透半反层63以及完全反射层62中穿透部的形状和布局。

图2还示出了本实用新型的发光装置的光传播路径，结合图3和图4可知，从LED 2发出的光射向内透镜6，并通过内透镜6的完全反射层62中的穿透部进入本体61中，在本体61内发生折射，然后一部分通过半透半反层63射出内透镜6，从内透镜6射出的光线射向外透镜7并经过外透镜7射出，一部分被朝向完全反射层62反射。通过外透镜7射出的光线可以具有3D效果，例如，取决于孔的造型呈现出类似夜空中的繁星或者绽放的礼花的效果。基于带有圆孔形状的穿透部的完全反射层62可以产生如上图案效果，如果内透镜6或完全反射层62的总体形状改变，或者穿透部的形状变化(例如方孔)，或者穿透部的布局改变，所产生的3D星空效果也会相应改变，但是它们的基本原理是相通的，因此都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型的一个优选实施例，完全反射层62和半透半反层63都可以通过镀铝层、镀银层或其他合适的反射镀层实现，例如完全反射层62包括厚度为A的镀铝层，所述半透半反层63包括厚度为B的镀铝层，并且厚度B小于厚度A。控制厚度A的厚度可以保证射向完全反射层62的非穿通区域的光线全部被反射，而不在非穿通区域处发生透射。同样地，控制厚度B的厚度可以保证射向半透半反层63的光的一部分被反射回，而另一部分透射穿过半透半反层63。

优选地，本体61由透光板形成，例如可由玻璃、PC或PMMA等材料制成。透光板的长度和宽度可大于厚度。完全反射层62和半透半反层63为在透光板的两个主表面上通过涂镀形成的层。在此，本体61的厚度可以介于2mm-6mm之间，完全反射层62的厚度介于300纳米-480纳米之间，并且半透半反层63的厚度介于100纳米-200纳米之间，优选地为150纳米。

替代地，也可以采用其他方式形成完全反射层62和半透半反层63，例如可以采用半透明的分束器替代半透半反层。只要能够在内透镜的一个面上实现完全的反射，而在另一个面上实现半透半反即可。这里的半透半反是指有一部分光线被投射而另一部分光线被反射。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述穿透部为通过激光蚀刻形成的蚀刻穿透部64，例如如图5所示，在形成完全反射层62之后，利用激光蚀刻设备11蚀刻完全反射层62，使得在完全反射层62中形成穿通的穿透部。需要说明的是，在蚀刻过程中，需要控制激光蚀刻设备的功率等参数，以确保仅完全反射层62被烧穿，而所形成的穿透部并不穿过或穿透本体61。

替代地，穿透部可借助于掩模形成。为此，在涂镀时，通过掩模将需要留有穿透部的部位遮盖起来，然后进行涂镀工艺。

图4示出了作为一个示例的穿透部的布局，其中，多个穿透部呈矩阵形排列在完全反射层62中，并且多个穿透部均匀排列，即多个穿透部具有相同的直径，并且每个穿透部与相邻穿透部的间距相等。可选地，穿透部的直径为1-3mm，并且一个穿透部的圆心与相邻穿透部的圆心相距1-5mm，优选地为3mm。

有利地，沿从设有穿透部的完全反射层的中心向外围的方向，相邻穿透部的圆心之间的间距逐渐增大，例如在中心部分，相邻穿透部的间距较小，而在外围部分，相邻穿透部的间距较大。以这种方式，所产生的星空样式沿从矩阵的中心向矩阵的外围的方向变化，星空看起来有纵深感，因此3D效果更加明显。

作为一个替代实施例，多个穿透部形成多个同心布置的环形，例如，一组穿透部布置在圆形的圆周上，并且多组穿透部环环相套，在这种情况下，多个环形可以以等间距向外扩散，即每组穿透部所形成环形与相邻组的穿透部所形成的环形的直径相差固定值，例如，一个环形的直径与相邻环形的直径相差1-5mm，优选地为3mm。

有利地，沿从环形的圆心向外的径向方向，相邻环的直径差逐渐增大。例如在中心部分，相邻环的间距较小，而在外围部分，相邻环的间距较大。以这种方式，所产生的星空样式沿从环形的圆心向外的径向方向变化，星空看起来有纵深感，因此3D效果更加明显。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种机动车辆，所述机动车辆包括光源和根据前述实施例中任一个所述的发光装置100。

进一步地，为配合星空点亮效果，外透镜7可以被配置为具有环形透明区域或放射形透明区域。对于环形透明区域的方案，环形透明区域可以为多个，多个环形透明区域的直径逐渐增大，并且直径较大的环形透明区域套设在直径较小的环形透明区域外围，进一步地，多个环形透明区域沿光路传播方向的高度不同，其中直径较小的环形透明区域距离光源的距离小于直径较大的环形透明区域距离光源的距离。在这种情况下，所产生的星空图案可以与外透镜的外形匹配，使得所产生的星空图案更具立体感。对于放射形透明区域的方案，透明区域包括多个条形透明区域，多个条形透明区域沿径向、放射型排列，每个条形透明区域包括靠近圆心的近端和远离圆心的远端，进一步地，条形透明区域的近端距离光源的距离小于头型透明区域的远端距离光源的距离，使得多个条形透明区域具有以发光装置的光轴为中心轴的圆锥形外轮廓。在这种情况下，所产生的星空图案可以与外透镜的外形匹配，使得所产生的星空图案更具立体感。

半透半反层63可以被构造为包括多个突起和多个凹陷，使得半透半反层具有粗糙度，多个突起和多个凹陷产生毛玻璃效果，对从其射出的光线产生虚化效果，以减弱星空图案的耀眼感。

有利地，内透镜6的半透半反层63的厚度沿本体61的表面变化，例如从本体61的表面的中心向外围线性增厚，厚度的增加使得透光性降低，因此在外围部分光强较弱，而在中心部分光强较强，这能够增强星空或烟花图案的立体效果。其中内透镜6的完全反射层62中的蚀刻穿透部64的深度也可以不同，例如在完全反射层62的中心部分蚀刻穿透部64的深度较大，而在完全反射层62的外围部分蚀刻穿透部64的深度较小，以此能够产生进一步增强的立体效果。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本实用新型的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。