专利名称：车用光学模块的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种车用光学模块，且特别是有关于车辆前方照明之用的车 用光学模块。
背景技术：
在目前一般市场上，汽车照明设计的主要标准有欧洲经济委员会(Economi c Commission for Europe ；ECE)及汽车工禾呈师学会(Society ofAutomotive Engineers ； SAE)法规的配光标准。以下是以ECE为例来加以说明，然而以下本说明书讨论的内容并不 局限在ECE法规的范围内，其亦可应用至如SAE的其它法规中。在ECE法规的配光标准中，远光灯及近光灯具有不同的的配光要求，其中远光灯 的配光要求为具有足够大的发光强度与足够宽的照明范围，同时要求远光光束(最大照度 点)尽量靠近中心。针对远光灯配光标准部分，ECE法规仅要求测试配光屏幕上亮区的五 个测试点的照度，其中五个测试点皆位于水平线上，且左右最远仅达5. 14度，因此ECE法规 所规定的远光灯配光标准是属于集中扁平光型。ECE法规对于近光灯的光型要求主要在于使驾驶人可以看清前方的路面与右方的 状况(如标识牌、行人或机车等)，但却不至于影响前方车辆或对向来车的驾驶人的视线， 亦即使前方车辆或对向来车的驾驶人产生眩光的现象。因此，光型的左上方暗区要求不得 过亮，而亮区则集中于右下方。由于投射式车灯或光学模块具有许多优点，例如(一)其可具有较低的头灯高 度，因此可以利用此一特点设计出能适应各种不同路况的复合灯具，并配合各种转向机构、 传感器及控制系统，以形成主动(适应性)头灯转向照明系统(Adaptive Front Lighting System ；AFS)，而AFS可在弯路、叉路或高速行驶时提高不同路面的照明效果，进而提高行 车安全性；(二)可产生比传统式头灯更清楚的明暗截止线，能有效避免刺激对向来车的驾 驶者眼睛，增加舒适与安全；(三)采用透明灯壳作为保护，非用来扩散或偏折光线之用，因 此可以采用较大倾斜角的灯壳，使车头及车灯造形设计能更为流畅及富变化。故此，采用投 射式光学模块乃为目前汽车照明设计的主流。已知投射式光学模块主要包含光源、反射镜、遮光片及投射透镜。利用反射镜将光 源产生的出射光聚集到一点，再移动投射透镜，使投射透镜的焦点与上述聚焦点重合，并在 透镜焦点处放置具有特定形状的遮光片，借此以投射出特别的光型，例如适用于远光灯的 集中型，或适用于近光灯的扩散型。然而，当采用发光二极管(Light-Emitting Diode ;LED)做为具有特定的单一光 型的已知光学模块的光源时，已知光学模块的单一光型与照度通常无法满足法规的要求。 故当在设计汽车头灯的远光灯与近光灯的时候，通常是使用多个光学模块互相搭配，将每 一光学模块特定的光型叠合，借以满足法规的配光标准。但是，上述使用多个光学模块互相 搭配的方式来设计汽车头前灯，容易增加多个光学模块之间配置的复杂性。
实用新型内容因此，本实用新型的目的是在提供一种车用光学模块，其中采用了抛物面反射镜 搭配聚焦光学组件来产生多样化的光型，可减少汽车头灯中所使用的车用光学模块的数量。为了实现上述目的，根据本实用新型一实施例，本实用新型提供一种车用光学模 块，做为车辆前方照明之用，其特点在于，该车用光学模块包含一抛物面反射镜，具有一反 射面及一开口部，其中该反射面具有至少一抛物线曲面，该至少一抛物线曲面分别具有至 少一第一焦点；一 LED光源，设置在该至少一第一焦点的其中一个上；一聚焦光学组件邻设 于该开口部，其中该聚焦光学组件具有一第二焦点，且该LED光源产生的一出射光依序经 该反射面反射，并由该聚焦光学组件聚焦后，部分的该出射光会聚在该第二焦点上；一遮光 片，设置于该聚焦光学组件的该第二焦点上；以及一投射透镜，其中该遮光片设于该聚焦光 学组件与该投射透镜之间。根据本实用新型另一实施例，上述的车用光学模块中，该至少一抛物线曲面为多 个抛物线曲面，该些抛物线曲面分别具有多个第一焦点。根据本实用新型又一实施例，上述的车用光学模块中，该LED光源的出光方向垂 直于该车用光学模块的光轴。根据本实用新型再一实施例，上述的车用光学模块中，该聚焦光学组件是一聚焦 透镜。根据本实用新型再一实施例，上述的车用光学模块中，该聚焦透镜具有多个曲面， 该些曲面分别具有多个第三焦点，该第二焦点等同于该些第三焦点的其中一个。根据本实用新型再一实施例，上述的车用光学模块中，该遮光片是一弧形板体或 一平面板体。根据本实用新型再一实施例，上述的车用光学模块中，该投射透镜是一非球面透
^Mi ο根据本实用新型再一实施例，上述的车用光学模块中，该投射透镜具有一第四焦 点，其中该第四焦点与该聚焦光学组件的该第二焦点重叠。本实用新型的优点为，透过抛物面反射镜与聚焦光学组件的搭配使用，可使得汽 车头前灯中以数量较少的车用光学模块即可达到法规的配光标准，故可降低汽车头前灯整 体的成本，提高产品商业化后的竞争力。
为了能够对本实用新型的观点有较佳的理解，请参照上述的详细说明并配合相应 的附图。要强调的是，根据工业的标准常规，附图中的各种特征并未依比例绘示。事实上， 为清楚说明上述实施例，可任意地放大或缩小各种特征的尺寸。相关附图内容说明如下图1是绘示根据本实用新型一实施例的车用光学模块的侧面剖视示意图；图2a是绘示根据本实用新型一实施例的抛物面反射镜在垂直剖切面与水平剖切 面上具有不同轮廓线的示意图；图2b是绘示图2a中区域Cl’的放大示意图。主要组件符号说明[0023]100 车用光学模块102a:反射面102a” 抛物线曲面
102 抛物面反射镜 102a’ 抛物线曲面 102b 开口部104 =LED 光源108 遮光片Cl 轮廓线Clb 抛物线Cl，区域C2a:抛物线C2c 抛物线f2 焦点
106 聚焦光学组件
110 投射透镜 Cla 抛物线 Clc 平滑曲线 C2 轮廓线
C2b 抛物线 fl .隹占
f3 隹占
丄 U · V^ \\\
具体实施方式
请参照图1，其是绘示根据本实用新型的一实施例的车用光学模块的侧面剖视示 意图。在本实施例中，车用光学模块100主要是做为车辆前方照明之用，具体来说，可使用 单一一个或多个车用光学模块100来组成汽车的头灯，以满足法规的配光标准。车用光学 模块100包含抛物面反射镜102、LED光源104、聚焦光学组件106、遮光片108及投射透镜 110。抛物面反射镜102具有反射面102a及开口部102b，且其中抛物面反射镜102的 反射面102a是由至少一抛物线曲面所形成。在本实施例中，反射面102a是由抛物线曲面 102a’及抛物线曲面102a”所组成。请参照图2a，在其它特定的实施例中，反射面102a在 如图1所示的垂直剖切面上的轮廓线Cl是由一抛物线方程式所决定，然而，反射面102a在 沿着车用光学模块100的光轴(水平轴X)的水平剖切面上的轮廓线C2则由另一抛物线方 程式所决定，以轮廓线Cl与轮廓线C2为基准来产生反射面102a。在图2a所示的实施例中，轮廓线Cl实质上包含有不同的抛物线Cla及抛物线 Clb，而轮廓线C2实质上则包含有不同的抛物线C2a、抛物线C2b及抛物线C2c。接着，以轮 廓线Cl与轮廓线C2为基准，利用如计算机辅助设计相关的软件，形成具有多个平滑交接的 曲面的反射面102a。请一并参照图2a及2b，其中图2b是绘示图2a中区域Cl’的放大示意图，剖面线 部分是用来表示抛物面反射镜102的厚度。在实务上，轮廓线Cl的产生，是先产生相交(如 图2b中虚线所示)的抛物线Cla及抛物线Clb，为了抛物线Cla与抛物线Clb之间的平滑 化，在抛物线Cla与抛物线Clb之间加入平滑曲线Clc，使得抛物线Cla与抛物线Clb之间组 合部分的切线斜率可以连续，而不会在轮廓线Cl中产生不连续的转折点。针对轮廓线C2， 其亦透过上述的方式而产生，使得抛物线C2a、抛物线C2b与抛物线C2c三个线段的间组合 部分的切线斜率可以连续，而不会在轮廓线C2中产生不连续的转折点。在图1所示的实施例中，LED光源104是实质设置在抛物线曲面102a’的焦点(第 一焦点)fl上。在其它特定实施例中，根据车用光学模块100的光型或照度需求，LED光源 104可设置在抛物线曲面102a”的焦点(第一焦点；未绘示)上。在另一实施例中，当反射 面102a是由多个抛物线曲面所组成，且其中这些抛物线曲面分别具有不同的焦点(第一焦点)时，LED光源104则实质设置在这些抛物线曲面的多个焦点的其中一个上。此外，在一 实施例中，LED光源104可为白光LED，例如欧司朗(OSRAM)公司所生产的产品欧司达照明 器(OSTAR Lighting)，其最亮可达 900 流明(Lumen)。聚焦光学组件106邻设于抛物面反射镜102的开口部102b。在本实施例中，LED 光源104的出光方向实质垂直于车用光学模块100的光轴，其中LED光源104的出光方向 定义为LED光源104的出光范围的实质几何中心。在本实施例中，LED光源104的出光方向 为平行于垂直轴Y且向上的方向。在一实施例中，为了车用光学模块100的配光需求，LED 光源104的出光方向可不垂直于车用光学模块100的光轴。在本实施例中，聚焦光学组件 106为一聚焦透镜。在本实施例中，遮光片108是实质设置在上述聚焦光学组件106的聚焦透镜的一 个焦点(第二焦点)f2上，其中遮光片108是用以遮挡到达焦点f2的部分光线，借以呈现 出车用光学模块100所需的光型。在一实施例中，遮光片108可为弧形板体或平面板体。至于投射透镜110，其是设置在遮光片108的前方，亦即遮光片108是设于聚焦光 学组件106与投射透镜110之间。在一实施例中，投射透镜110为非球面透镜。而投射透 镜110的材质可为玻璃、压克力或聚碳酸酯(Polycarbonate)。请再参照图1，LED光源104所产生的部分出射光的行经路径是以具有箭号的线段 来表示。在本实施例中，LED光源104所产生的出射光的一部分首先投射至抛物面反射镜 102的反射面102a的抛物线曲面102a’，接着由抛物线曲面102a’反射而投射至聚焦光学 组件106。在经由聚焦光学组件106聚焦后，此部分出射光则实质会聚在聚焦光学组件106 的焦点f2上。此外，LED光源104所产生的另一部分出射光是投射至抛物面反射镜102的反射 面102a的抛物线曲面102a”，此部分的出射光经聚焦光学组件106聚焦后，并不会聚焦光学 组件106的焦点f2上。透过上述反射面102a同时具有不同焦点的抛物线曲面102a’与抛 物线曲面102a”的设计方式，可增加同一车用光学模块100中光型的多样性，进而使得同一 车用光学模块100中可同时具有适用于远光灯的集中光型(强光光型)，以及适用于近光灯 的扩散光型。在一实施例中，为了调整经由抛物面反射镜102所反射的出射光的光型或照度， 借以满足车用光学模块100的配光需求，其中聚焦光学组件106的聚焦透镜可由多个曲面 所成，且每个曲面分别具有互不相同的一焦点(第三焦点)，而以上所述的遮光片108所在 的焦点f2，是实质等同于这些不同曲面的多个焦点的其中一个。在一实施例中，聚焦光学 组件106的聚焦透镜在如图1所示的垂直剖切面上的轮廓线是由多条不同的曲线所接合而 成，其中每条曲线代表一曲面。在一实施例中，投射透镜110还具有焦点(第四焦点)f3，其中投射透镜110的焦 点f3是实质与聚焦光学组件106的焦点f2重叠。虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟 悉此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用 新型的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
权利要求一种车用光学模块，做为车辆前方照明之用，其特征在于，该车用光学模块包含一抛物面反射镜，具有一反射面及一开口部，其中该反射面具有至少一抛物线曲面，该至少一抛物线曲面分别具有至少一第一焦点；一LED光源，设置在该至少一第一焦点的其中一个上；一聚焦光学组件邻设于该开口部，其中该聚焦光学组件具有一第二焦点，且该LED光源产生的一出射光依序经该反射面反射，并由该聚焦光学组件聚焦后，部分的该出射光会聚在该第二焦点上；一遮光片，设置于该聚焦光学组件的该第二焦点上；以及一投射透镜，其中该遮光片设于该聚焦光学组件与该投射透镜之间。
2.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该至少一抛物线曲面为多个抛 物线曲面，该些抛物线曲面分别具有多个第一焦点。
3.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该LED光源的出光方向垂直于该 车用光学模块的光轴。
4.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该聚焦光学组件是一聚焦透镜。
5.根据权利要求4所述的车用光学模块，其特征在于，该聚焦透镜具有多个曲面，该些 曲面分别具有多个第三焦点，该第二焦点等同于该些第三焦点的其中一个。
6.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该遮光片是一弧形板体或一平 面板体。
7.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该投射透镜是一非球面透镜。
8.根据权利要求1所述的车用光学模块，其特征在于，该投射透镜具有一第四焦点，其 中该第四焦点与该聚焦光学组件的该第二焦点重叠。
专利摘要本实用新型揭示一种车用光学模块，做为车辆前方照明之用，该车用光学模块包含一抛物面反射镜，具有一反射面及一开口部，其中该反射面具有至少一抛物线曲面，该至少一抛物线曲面分别具有至少一第一焦点；一LED光源，设置在该至少一第一焦点的其中一个上；一聚焦光学组件邻设于该开口部，其中该聚焦光学组件具有一第二焦点，且该LED光源产生的一出射光依序经该反射面反射，并由该聚焦光学组件聚焦后，部分的该出射光会聚在该第二焦点上；一遮光片，设置于该聚焦光学组件的该第二焦点上；以及一投射透镜，其中该遮光片设于该聚焦光学组件与该投射透镜之间。本实用新型可减少汽车头灯中所使用的车用光学模块的数量。
文档编号F21V7/06GK201706353SQ201020214219
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者林群杰 申请人:帝宝工业股份有限公司