本发明涉及光照明与信号指示领域，尤其涉及一种光学组件与包括该光学组件的车灯。
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，还缺乏能够使照明或信号指示光实现立体显示效果(尤其是在多角度情况下)的装置。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光学组件，其能够使照明或信号指示光呈现立体显示效果。
本发明的目的还在于提供一种包括该光学组件的车灯。
本发明的实施例提供了一种用于车灯的光学组件，包括：光源，所述光源具有发光轴线并布置成发出光束，所述光束具有中心部分和外周部分；和透光罩，所述透光罩具有正透光壁和侧透光壁，所述正透光壁与所述发光轴线相交并用于透射所述光束的中心部分，所述侧透光壁位于所述正透光壁的径向外侧并用于透射所述光束的外周部分，所述侧透光壁与所述正透光壁垂直或相对于所述正透光壁倾斜，其中，所述侧透光壁设置有光均匀化结构。
在一实施例中，所述光学组件还包括光束调整装置，所述光束调整装置布置成在从光源发出的光束到达所述正透光壁和侧透光壁之前对所述光束进行调整。
在一实施例中，所述光束调整装置具有第一光入射面和第二光入射面，所述第一光入射面位于所述光束调整装置的面向光源的一侧的中间部分，所述第二光入射面位于所述第一光入射面的径向外侧，所述光束调整装置还具有正向光出射面，所述正向光出射面布置成将从所述第一光入射面入射的光和从所述第二光入射面入射的一部分光朝向所述正透光壁引导。
在一实施例中，第一光入射面是光学准直表面。
在一实施例中，所述正向光出射面为扩束表面。
在一实施例中，从所述正向光出射面出射的光覆盖所述正透光壁的整个内表面。
在一实施例中，所述光束调整装置还包括全反射表面，所述全反射表面布置成用于将从所述第二光入射面入射的一部分光朝向所述正向光出射面全反射。
在一实施例中，所述光束调整装置还包括侧向光出射面，所述侧向光出射面布置成将从所述第二光入射面入射的另一部分光朝向所述侧透光壁引导。
在一实施例中，从所述侧向光出射面出射的光覆盖所述侧透光壁的整个内表面。
在一实施例中，所述光束调整装置包括光导装置，所述光导装置具有光入射端、光出射端和在所述光入射端和光出射端之间延伸的侧表面，所述光入射端布置成接收来自光源的光束，所述光出射端面向所述正透光壁布置，从所述光入射端入射的光束的大部分从所述光出射端射向所述正透光壁，所述侧表面上布置有多个散射凸起，用于使从所述光入射端入射的光束的另一部分透过所述侧表面射向所述侧透光壁。
在一实施例中，所述散射凸起随机地布置于所述光导装置的侧表面上。
在一实施例中，所述正透光壁设有准直装置。
在一实施例中，所述准直装置为菲涅耳透镜。
在一实施例中，所述正透光壁设有准直装置，所述光源位于所述准直装置的焦点和所述正透光壁之间。
在一实施例中，所述侧透光壁的内表面设有多个配光结构，用于对经过所述侧透光壁的光的光强分布进行调整。
在一实施例中，所述正透光壁的外表面设置有多个配光凸起，所述配光凸起布置成调整从所述正透光壁出射的光的光强分布。
本发明的实施例还提供了一种车灯，包括根据上述任一实施例所述的光学组件。
如本发明的上述至少一个实施例中所述的光学组件，通过设置具有正透光壁和侧透光壁的透光罩，能够提高车灯的照明和/或信号指示光的显示效果。
附图说明
图1示出根据本发明的一实施例的光学组件的示意图；
图2示出根据本发明的一实施例的光学组件的示意图，其中设置有光束调整装置；
图3示出根据本发明的一实施例的光学组件的示意图，其中设置有光导装置；
图4示出根据本发明的一实施例的光学组件的示意图；
图5示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的正透光壁外表面上的配光凸起；以及
图6示意性地示出根据本发明的一实施例的光学组件的正透光壁外表面上的配光凸起对光线的作用。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明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。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
根据本发明的总体构思，提供一种用于车灯的光学组件，包括：光源，所述光源具有发光轴线并布置成发出光束，所述光束具有中心部分和外周部分；和透光罩，所述透光罩具有正透光壁和侧透光壁，所述正透光壁与所述发光轴线相交并用于透射所述光束的中心部分，所述侧透光壁位于所述正透光壁的径向外侧并用于透射所述光束的外周部分，所述侧透光壁与所述正透光壁垂直或相对于所述正透光壁倾斜，其中，所述侧透光壁设置有光均匀化结构。
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发明的一实施例的光学组件100。该光学组件100包括：光源10，所述光源10具有发光轴线x并布置成发出光束20，所述光束20具有中心部分和外周部分；和透光罩30。所述透光罩30具有正透光壁31和侧透光壁32，所述正透光壁31与该发光轴线x相交并用于透射该光束20的中心部分，所述侧透光壁32位于所述正透光壁31的径向外侧并用于透射所述光束20的外周部分，所述侧透光壁32与所述正透光壁31垂直或相对于所述正透光壁31倾斜。所述侧透光壁32设置有光均匀化结构33。光均匀化结构33能够对于经过侧透光壁32的光进行散射以使从侧透光壁32射出的光能够比较均匀地射向各个方向。作为示例，光均匀化结构33可以包括设置在所述侧透光壁32的外表面上的凸起或纹理，该凸起或纹理例如可以具有0.01mm至0.05mm的高度或深度，可具有任意截面形状。在另一示例中，光均匀化结构33可以设置在侧透光壁32中，例如以散射颗粒的形式分布于侧透光壁32的材料中。这些散射颗粒可以在侧透光壁32的制备过程中被混合入制作侧透光壁32的材料中。作为示例，光均匀化结构33也可以同时包括设置在所述侧透光壁32的外表面上的凸起或纹理和分布于侧透光壁32的材料中的散射颗粒。
光束20从正透光壁31射出的部分可以用于实现照明和/或信号指示功能，而光束20从侧透光壁32射出的部分可以用于呈现立体的视觉效果。由于正透光壁31和侧透光壁32均有光射出，所以当观察者在透光罩30外部观察时，观察者可以看到立体光柱式的立体视觉效果。而在没有设置透光罩30的情况下，观察者将只能看到光源的光点。显然，根据本发明的光学组件100能够显著地提升灯具的点亮效果。
在一示例中，如图2所示，光学组件100’还包括光束调整装置40，所述光束调整装置40可以布置成在从光源10发出的光束20到达所述正透光壁31和侧透光壁32之前对所述光束20进行调整。光束调整装置40能够对光束20的光强空间分布进行调整，以使得光束20经过光束调整装置40之后的照射角度与正透光壁31和侧透光壁32的面积相匹配，从而提高光学效率。
在一示例中，如图2所示，所述光束调整装置40具有第一光入射面41和第二光入射面42，所述第一光入射面41位于所述光束调整装置40的面向光源10的一侧的中间部分，所述第二光入射面42位于所述第一光入射面41的径向外侧。所述光束调整装置40还具有正向光出射面43，所述正向光出射面43布置成将从所述第一光入射面41入射的光和从所述第二光入射面42入射的一部分光朝向所述正透光壁31引导。作为示例，所述第一光入射面41和第二光入射面42对于入射光具有折射作用，其折射作用可以使从所述第一光入射面41入射的光和从所述第二光入射面42入射的一部分光朝向正向光出射面43偏转。这有助于使光束20的大部分能量集中于正向光出射面43以射向正透光壁31。从正透光壁31射出的光束部分主要用于实现照明和/或信号指示功能，其需要的光能较多，因此，使光能向正透光壁31集中有利于提高光学效率。作为示例，第一光入射面41可以是光学准直表面。这在光源10为点光源形式时尤其有益。光学准直表面可以使从位于其焦点位置的点光源发出的发散光束准直成平行光束，从而将光能集中于朝向正透光壁31的方向。
在一示例中，为了使从正向光出射面43出射的光束部分具有更大的辐照面积，正向光出射面43可以为扩束表面，例如为具有凹透镜形状的表面。作为示例，从所述正向光出射面43出射的光可以覆盖所述正透光壁31的整个内表面。例如，在图2所示的示例中，从正向光出射面43边缘出射的光可以到达正透光壁31内表面的边缘，或甚至到达侧透光壁32与正透光壁31邻近的部分。从所述正向光出射面43出射的光覆盖所述正透光壁31的整个内表面，可以保证从正透光壁31射出的光具有足够的照射面积。
在一示例中，所述光束调整装置40还可以包括全反射表面44，所述全反射表面44布置成用于将从所述第二光入射面42入射的一部分光朝向所述正向光出射面43全反射。利用全反射表面44，可以使更多的光被集中于正透光壁31。
作为示例，光束调整装置40还可以包括侧向光出射面45，所述侧向光出射面45布置成将从所述第二光入射面42入射的另一部分光朝向所述侧透光壁32引导。从侧向光出射面45出射的光可以被引导至侧透光壁32以用于形成立体的视觉效果。侧向光出射面45的设置，例如倾斜角度、长度、曲率等等，可以用于控制从侧向光出射面45出射的光在侧透光壁32上的分布。例如，侧向光出射面45可以设置成使从所述侧向光出射面45出射的光覆盖所述侧透光壁32的整个内表面。这可以使得侧透光壁32的出射光强分布更为均匀。在图2所示的示例中，例如，从侧向光出射面45出射的光的照射角度的范围可以为β。
在本发明的另一示例中，如图3所示，光学组件100”中的光束调整装置40可以包括光导装置50，所述光导装置50具有光入射端51、光出射端52和在所述光入射端51和光出射端52之间延伸的侧表面53。所述光入射端51布置成接收来自光源10的光束20，所述光出射端52面向所述正透光壁31布置，从所述光入射端51入射的光束的大部分从所述光出射端52射向所述正透光壁31。所述侧表面53上布置有多个散射凸起54，用于使从所述光入射端51入射的光束的另一部分透过所述侧表面53射向所述侧透光壁32。
所谓光导装置，是指主要以全反射方式使光在其内部进行传输的导光装置。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，光导装置的光学效率高，光损失小。由于光导装置50利用全反射的方式将从光导装置50的光入射端51射入的光向光出射端52传导。因此，在光导装置50中，通常要求入射光侧表面53处满足全反射条件，但是，散射凸起54的设置将破坏全反射条件，也就是说，当从光入射端51射入的光被反射到散射凸起54上时，将不会被全反射，而可以从光导装置50射出，从而到达侧透光壁32。作为示例，散射凸起54的表面可以相对于光导装置50的侧表面53倾斜，具体倾斜角度依赖于光的入射角和光导装置50的折射率。而对于侧表面53上未设置所述散射凸起54的部分，仍然满足全反射条件，而将从光入射端51射入的光以全反射的方式向光出射端52传输。
由于光导装置50以全反射方式将光束的大部分从光入射端51传输至光出射端52，因此，光学效率高。借助于这样的方式，光导装置50能够将光束的大部分光能集中于正透光壁31，而将少部分光通过散射凸起54传输至侧透光壁32，从而在保证照明和/或信号指示功能的同时能够提供立体的显示效果。
作为示例，如图3所示，所述散射凸起54随机地布置于所述光导装置50的侧表面53上。这可以使得照射到侧透光壁32内表面上的光强的分布更为均匀。作为示例，散射凸起54可以通过散射而使从其出射的光均匀化，例如可以包括设置在所述光导装置50的侧表面53的凸起或纹理，该凸起或纹理例如可以具有0.01mm至0.05mm的高度或深度。
在一示例中，所述正透光壁31设有准直装置60。所述准直装置60可以使从正透光壁31射出的光的能量朝向正透光壁31的正前方集中，从而更好地实现照明和/或信号指示功能所需的亮度。例如，所述准直装置60可以为菲涅耳透镜，如图2至图4所示。菲涅耳透镜是一种应用广泛的光学元件，其一面是光面，另一面刻有大小不一的同心圆。采用菲涅耳透镜可以获得比普通透镜更高的光学效率，还可以降低成本。当然，本发明的实施例中的准直装置60不限于菲涅耳透镜，也可以采用普通透镜或任何其他已知的准直装置。作为示例，如图2至图4所示，所述准直装置60可以设置在正透光壁31的内表面上，这有助于避免准直装置60受到透光罩30外部部件的损坏。然而，作为示例，所述准直装置60并不限于设置在正透光壁31的内表面上，例如，也可以设置在正透光壁31的外表面上。
在光学组件100’、100”设置有光束调整装置40和准直装置60两者的实施例中，例如如图2所示，所述光源10可以位于所述准直装置60的焦点v和所述正透光壁31之间。在不设置光束调整装置40的情况下，为了使准直装置60更好地工作，通常会将光源10设置在准直装置60的焦点v处。而光束调整装置40的对于光束方向的调整作用可以使得光源10位于准直装置60的焦点v和所述正透光壁31之间的位置时就可以实现良好的准直效果。或者说，光束调整装置40的设置可以使得光源10的设置的优选位置朝向正透光壁31移动。这有助于减小光学组件100的整体尺寸。
在一示例中，侧透光壁32的内表面可以设有多个配光结构34，用于对经过所述侧透光壁32的光的光强分布进行调整。该配光结构34可以包括凸起或凹陷结构，例如可以利用散射、折射等方式来照射到侧透光壁32上的光来进行扩散，从而使从侧透光壁32出射的光具有更加均匀的光强分布。另外，作为示例，有一部分光还可能在进入侧透光壁32之后在侧透光壁32内部经过多次反射，例如图4所示的示例中的光线21，以大致垂直的方向入射到侧透光壁32中，并被侧透光壁32的端面35(例如端面35可以与侧透光壁32的内表面成小于90度或小于60度(如45度)的夹角)反射向侧透光壁32的内部，经过端面35反射的光又可能被侧透光壁32的内表面和外表面反射。而侧透光壁32的内表面上的配光结构34可以增强对于从侧透光壁32内部照射到侧透光壁32的内表面上的光的反射，例如使其沿多个不同的方向反射，从而进一步提高从侧透光壁32射出的光的均匀性。
虽然上述配光结构34仅在图4中示出，但是其也可以用于不设置光束调整装置40(如图1所示)的实施例或设置光导装置50的实施例(如图3所示)中。
在一示例中，所述正透光壁31的外表面可以设置有多个配光凸起36(如图5所示)，所述配光凸起36布置成调整从所述正透光壁31出射的光的光强分布。配光凸起36可以使光强分布更均匀，还可以调整在位于正透光壁31前方不同的距离处的光强分布，以满足机动车辆的车灯规范(例如中国国家标准、欧盟标准等)的要求。作为示例，所述配光凸起36的表面形状可以设置成将从正透光壁31出射的光的光强分布调整成符合任一种机动车辆的车灯的规范。
图6示意性地给出了示例性的配光凸起36对光束的作用的示意图。其中光线的行进方向由实心箭头示意性表示。作为示例，每个所述配光凸起36的表面形状可以设置成将经过该配光凸起36的光束部分沿着预定方向会聚(例如上凸表面)或发散(例如下凹表面)。需要说明的是，即使配光凸起36的表面形状配置成对光束进行会聚，但是由于光学性质，当会聚光束经过会聚点之后也可能变成发散的光束，如图6所示。配光凸起36的不同的表面形状(例如曲率或倾斜形状)可以改变光束在离开正透光壁31不同距离的位置处的光强分布，例如可以使在离开正透光壁31一定距离范围内的光束截面上具有较集中的光强以满足所需的照度要求。具体的参数依赖于不同功能的车灯的设计要求，关于不同功能的车灯的设计要求可参照本领域相关的技术规范，在此不再赘述。所述配光凸起36对光束部分的会聚或发散作用可以通过配光凸起36的表面对光束部分的折射来实现。
虽然图5示出的正透光壁31的截面形状为圆形，但是作为示例其也可以具有三角形、四边形、六边形等多边形形状，相应地，所述透光罩30的总体形状可以为圆柱形或棱柱形。然而，本发明的实施例不限于此，透光罩30的总体形状也可以具有任意其它形状。作为示例，正透光壁31和侧透光壁32的壁厚可以根据实际需要来设计，例如，其可以具有诸如1毫米至50毫米之间的壁厚，例如可以为2毫米、5毫米、10毫米、20毫米等，但本发明的实施例不限于此，只要设计空间和材料成本允许，正透光壁31和侧透光壁32可以具有任意的壁厚。
本发明的实施例还提供了一种车灯，包括如上述任一实施例所述的光学组件100、100’、100”。在一个车灯中可以包括一个所述光学组件100、100’、100”，也可以包括多个光学组件100、100’、100”，例如具有不同形状的多个光学组件100、100’、100”。从正透光壁31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。
作为示例，所述光源10可以包括白光或单色光发光二极管，也可以是本领域已知的其它光源，如白炽灯等。作为示例，所述透光罩30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，透光罩30(包括正透光壁和侧透光壁)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)。透光罩30的材料折射率例如可以在1.3至2.0之间。
在本发明的实施例中，光学组件100、100’、100”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。
根据本发明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。根据本发明的实施例的车灯可以是车前灯、车后灯或室内灯。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本发明的限制。
虽然本发明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，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。