倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜的制作方法

1.本发明涉及汽车照明技术领域，具体地，涉及倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜。


背景技术：

2.随着科技的发展，汽车已不再只是简单的交通工具，越来越多的新技术不断地在汽车上应用，使得仅有的空间愈加紧凑和不足。为了摆放更多的功能模块，汽车上的每个位置都得到了充分的利用，包括汽车前后灯内的空间。自动驾驶的出现带动了汽车雷达的发展，为了提高空间利用率，越来越多的雷达被集成在前大灯内，占用了原有照明功能的空间。同时，科技感十足的汽车设计使得车灯造型日趋狭长，奇特，传统的球面和平面造型已经不能满足客户的要求，为了匹配犀利的倾斜车灯，除了信号灯，远近光也被要求实现大角度倾斜的造型出光面。倾斜的大角度造型会造成光效的降低及路面均匀性的变差，目前市场上可以实现功能的模组透镜一般以双透镜为主，通过两个透镜的校正来准直光线，减少了能量损耗，保证了路面照度的均匀。但是，双透镜体统的设计不仅增加了成本，也提高了对光学系统精度的要求，变相增大了生产难度，难以被广泛使用。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜。
4.根据本发明提供的一种倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜，包括：柱状单透镜本体；所述柱状单透镜本体上设置有至少一个入光面和至少一个出光面；
5.所述入光面包括第一近光spot入光面、近光base入光面以及第二近光spot入光面；
6.所述第一近光spot入光面和所述第二近光spot入光面均采用近场光学设计，所述近光base入光面采用远场光学设计。
7.优选的，所述第一近光spot入光面和所述第二近光spot入光面均为凸状。
8.优选的，所述近光base入光面与所述出光面为完全相同的曲面。
9.优选的，所述出光面为柱状光学面。
10.优选的，所述出光面为一所有功能复用的连续曲面。
11.优选的，所述第一近光spot入光面和所述第二近光spot入光面的焦点均在所述柱状单透镜本体的中心线上。
12.优选的，所述第一近光spot入光面为带有45
°
截止线的入光面，所述近光base入光面为带有水平截止线的入光面，所述第二近光spot入光面为带有45
°
截止线的入光面。
13.优选的，所述第一近光spot入光面、所述近光base入光面以及所述第二近光spot入光面水平排列布置。
14.优选的，所述第一近光spot入光面、所述第二近光spot入光面以及所述近光base
入光面为分别独立设计的、非连续的光学面。
15.优选的，所述柱状单透镜本体的材料为如下任意一种：聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
17.1、本发明的透镜外表面采用相同的出光面，内表面进行分区设计，不同功能区域的不同光场设计避免了大角度倾斜的造型引起的光效低和光型差等问题，简化了加工并降低了生产成本；
18.2、本发明采用水平排列布置的入光面，结合柱状光学面、而非球状光学面的出光面的设计大幅减小了上下开口尺寸，解决空间问题的同时满足了市场造型的要求和发展趋势；
19.3、本发明的入光面位置设计排布的可调换性、入光面的大小可调整性、入光面的凹凸设计和凹凸形状、程度的可变化性等为设计者提供了更多的选择，同时也能够满足市场造型多变的要求；
20.4、本发明的近场光学设计的入光面的焦点位置焦距可以根据设计要求可调、可变，这种设计有利于实现最优的近光光型，可调、可变的焦距提高了设计多样性和光学效率。
附图说明
21.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
22.图1为本发明的倾斜大角度的窄开口的汽车柱状单透镜的整体结构示意图；
23.图2为本发明的倾斜大角度的窄开口的汽车柱状单透镜的后视图；
24.图3为本发明的倾斜大角度的窄开口的汽车柱状单透镜的俯视图；
25.图4为本发明的倾斜大角度的窄开口的汽车柱状单透镜的主视图；
26.图5为图4的a-a，b-b，c-c的剖面组合图；
27.图6为图4的d-d的剖面图。
28.图中示出：
29.柱状单透镜本体1
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第二近光spot入光面103
30.第一近光spot入光面101
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出光面104
31.近光base入光面102
具体实施方式
32.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
33.实施例1：
34.如图1～6所示，本实施例提供一种倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜，包括：柱状单透镜本体1，柱状单透镜本体1上设置有至少一个入光面和至少一个出光面104，入光面
包括第一近光spot入光面101、近光base入光面102以及第二近光spot入光面103，第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103均采用近场光学设计，近光base入光面102采用远场光学设计。不同功能区域的不同光场设计避免了大角度倾斜的造型引起的光效低和光型差等问题，采用远场光学设计的近光base功能区域减少了近场成像光学系统因大角度倾斜造型对base展宽的影响，保证了base光型的效率和均匀性。
35.近光spot入光面为打近光中心区域光型的入光面，近光base入光面为打近光基础光型的入光面。
36.第一近光spot入光面101为带有45
°
截止线的入光面，近光base入光面102为带有水平截止线的入光面，第二近光spot入光面103为带有45
°
截止线的入光面。第一近光spot入光面101、近光base入光面102以及第二近光spot入光面103水平排列布置。第一近光spot入光面101、第二近光spot入光面103以及近光base入光面102为分别独立设计的、非连续的光学面。
37.第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103均为凸状，近光base入光面102与出光面104为完全相同的曲面。至少一个的入光面的凹凸形状根据设计要求进行调整，满足不同的法规和路照要求，实现最优的照明效果。
38.出光面104为柱状光学面，出光面104为一所有功能复用的连续曲面。出光面104为柱状光学面，并排摆放的功能方式实现了开口尺寸的大幅度减小，且是一所有功能共用的连续曲面，其曲率大小和尺寸能根据设计要求进行调节，提高透镜的外观效果和使用范围。
39.第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103的焦点均在柱状单透镜本体1的中心线上。在实际应用中，焦距根据设计要求可调、可变，这种设计有利于实现最优的近光光型，可调、可变的焦距提高了设计多样性。
40.柱状单透镜本体1的材料为如下任意一种：聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃。
41.实施例2：
42.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
43.本实施例提供一种新型倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜，包括至少一个入光面和一个所有功能复用的出光面组成，至少一个入光面包括有spot1(45
°
截止线)入光面、近光base(水平截止线)入光面和spot2(45
°
截止线)入光面。
44.本实施例是带有0～40
°
倾斜角的近光模组薄透镜设计，其中近光spot1(近光45
°
光型)和近光spot2(近光45
°
光型)采用近场光学设计，而近光base(近光水平光型)采用远场光学设计，不同功能区域的不同光场设计避免了大角度倾斜的造型引起的光效低和光型差等问题。
45.本实施例采用远场光学设计的近光base功能区域减少了近场成像光学系统因大角度倾斜造型对base展宽的影响，保证了base光型的效率和均匀性。光线无需经过透镜成像，仅需等壁厚的透镜即可实现光学性能，所以近光base(近光水平光型)入光面可以是与出光面完全相同的曲面，此区域为等壁厚的透镜，避免了大角度倾斜的造型影响形成不对称的光型，实现大角度倾斜的模组造型设计，满足客户需求；同时可以随意调节位置的近光base(近光水平光型)入光面与两侧近光spot1(近光45
°
光型)入光面和近光spot2(近光45
°
光型)入光面更容易进行结构尺寸匹配，减少了大角度倾斜造型引起的入光面落差，实现了均匀壁厚的透镜，降低了加工难度。
46.柱状单透镜的需要光线汇聚的近光spot1(45
°
截止线)入光面和近光spot2(45
°
截止线)入光面为凸状，柱状单透镜的需要照射范围广的近光base(水平截止线)入光面可以为与出光面相同的面型，至少一个的入光面的凹凸形状根据设计要求进行调整，满足不同的法规和路照要求，实现最优的照明效果。
47.柱状单透镜的出光面为柱状光学面，并排摆放的功能方式实现了开口尺寸的大幅度减小，且是一所有功能共用的连续曲面，其曲率大小和尺寸能根据设计要求进行调节，提高透镜的外观效果和使用范围。
48.柱状单透镜的所有近场光学设计的近光入光面，在优选例中，入光面包括近光spot1(45
°
截止线)入光面和近光spot2(45
°
截止线)入光面，近光入光面的焦点在柱状单透镜中心线，焦距是根据设计要求可调、可变，这种设计有利于实现最优的近光光型，可调、可变的焦距提高了设计多样性。
49.柱状单透镜的近光base(水平截止线)入光面可以根据设计要求适当调整面型的水平和垂直曲率，提高base光型的展宽和均匀性。
50.柱状单透镜的入光面的个数通过根据功能要求的进一步地进行划分或合并(即单个入光面能进一步划分为至少两个子入光面，或者至少两个的入光面能合并为一个面)，个数是可变的，结合本实施例透镜的每个入光面区域的单独设计并集成于一体，实现更多功能的复用。
51.柱状单透镜的至少一个的入光面的大小根据造型要求是可调节，并且其中的至少两个入光面的位置和设计排布是可调换的，灵活多变，造型适用范围广泛。
52.柱状单透镜的形状可根据造型要求进行局部切割，提高了透镜的造型适用范围和增加造型可能性。
53.实现光线汇聚到各个入光面的反射系统的焦点的光源或光源系统为反射式、直射式、投射式。
54.柱状单透镜同样使用远光光型设计，即近光spot1(45
°
截止线)入光面和近光spot2(45
°
截止线)入光面对应远光的spot入光面设计，近光base(水平截止线)入光面对应远光base入光面设计，最终可以实现倾斜大角度造型的远光功能。
55.柱状单透镜的材料可以是聚碳酸酯(即pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(即pmma)或玻璃。
56.实施例3：
57.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。
58.本实施例提供一种新型倾斜大角度的窄开口汽车柱状单透镜，包括至少一个入光面和一个所有功能复用的出光面组成，至少一个入光面包括有spot1(45
°
截止线)入光面、近光base(水平截止线)入光面和spot2(45
°
截止线)入光面。
59.本实施例是带有0～40
°
倾斜角的近光模组单透镜设计，其中近光spot1(近光45
°
光型)和近光spot2(近光45
°
光型)采用近场光学设计，而近光base(近光水平光型)采用远场光学设计，不同功能区域的不同光场设计避免了大角度倾斜的造型引起的光效低和光型差等问题。
60.本实施例采用远场光学设计的近光base功能区域减少了近场成像光学系统因大角度倾斜造型对base展宽的影响，保证了base光型的效率和均匀性。光线无需经过透镜成像，仅需等壁厚的透镜即可实现光学性能，所以近光base(近光水平光型)入光面可以是与
出光面完全相同的曲面，此区域为等壁厚的透镜，避免了大角度倾斜的造型影响形成不对称的光型，实现大角度倾斜的模组造型设计，满足客户需求；同时可以随意调节位置的近光base(近光水平光型)入光面与两侧近光spot1(近光45
°
光型)入光面和近光spot2(近光45
°
光型)入光面更容易进行结构尺寸匹配，减少了大角度倾斜造型引起的入光面落差，实现了均匀壁厚的透镜，降低了加工难度。
61.进一步的，柱状单透镜的需要光线汇聚的近光spot1(45
°
截止线)入光面和近光spot2(45
°
截止线)入光面为凸状，柱状薄透镜的需要照射范围广的近光base(水平截止线)入光面可以为与出光面相同的面型，至少一个的入光面的凹凸形状根据设计要求进行调整，满足不同的法规和路照要求，实现最优的照明效果。
62.进一步的，柱状单透镜的近光base(水平截止线)入光面可以根据设计要求适当调整面型的水平和垂直曲率，提高base光型的展宽和均匀性。
63.进一步的，柱状单透镜的出光面为柱状光学面，并非常规的球状光学面，并排的功能摆放方式实现开口尺寸的大幅度减小，且是一张所有功能共用的连续曲面，其倾斜角度、曲率大小和尺寸能根据设计要求进行调节，提高透镜的外观效果和使用范围。
64.进一步的，考虑到近光法规的要求，近光光型分布在0
°
附近，柱状单透镜的所有近场光学设计的近光入光面，在优选例中，近光入光面包括近光spot1(45
°
截止线)入光面、近光spot2(45
°
截止线)入光面，近光入光面的焦点在柱状单透镜的中心线，焦距是根据设计要求可调、可变，这种设计有利于实现最优的近光光型，可调、可变的焦距提高了设计多样性。
65.进一步的，柱状单透镜的入光面的个数通过根据功能要求的进一步地进行划分或合并(即单个入光面能进一步划分为至少两个子入光面，或者至少两个的入光面能合并为一个面)，个数是可变的，结合本实施例透镜的每个入光面区域的单独设计并集成于一体，实现更多功能的复用(多于单功能的复用，例如加入远光、角灯、前雾灯，实现三功能、四功能等等)。
66.进一步的，柱状单透镜同样适用于多功能的系统，比如实现多功能的近光和远光，和其他多功能的适用于本实施例透镜的光学光型。
67.进一步的，柱状单透镜的至少一个的入光面的大小根据造型要求是可调节，并且其中的至少两个入光面的位置和设计排布是可调换的，灵活多变，造型适用范围广泛。
68.进一步的，柱状单透镜的形状可根据造型要求进行局部切割，提高了透镜的造型适用范围和增加造型可能性。
69.进一步的，光线都是由光源或光源系统经过一系列的光学系统后汇聚到各个反射系统的焦点(如近场焦点一、焦点三，远场焦点二)，实现光线汇聚到各个反射系统的焦点(近场光学设计的入光面焦点)的光源或光源系统可为反射式、直射式、投射式。
70.进一步的，柱状单透镜，本实施例的透镜同样使用远光光型设计，即近光spot1(45
°
截止线)入光面和近光spot2(45
°
截止线)入光面对应远光的spot入光面设计，近光base(水平截止线)入光面对应远光base入光面设计，最终可以实现倾斜大角度造型的远光功能。
71.进一步的，柱状单透镜的材料可以是聚碳酸酯(即pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(即pmma)或玻璃。
72.实施例4：
73.本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1、实施例2的更为具体的说明。
74.如图1～3所示，本实施例的柱状单透镜由三个单独设计的入光面和相同的出光面104组成，其中入光面包括有第一近光spot入光面101，近光base入光面102以及第二近光spot入光面103。第一近光spot入光面为带有45
°
截止线的入光面，近光base入光面102为带有水平截止线的入光面，第二近光spot入光面103为带有45
°
截止线的入光面。
75.出光面104是一张所有功能复用的连续曲面，其倾斜角度有20度，出光面104为柱状光学面，并非常规的球状光学面，能够实现开口尺寸的大幅度减小；第一近光spot入光面101，近光base入光面102和第二近光spot入光面103为多个独立设计的、非连续的光学面，其中第一近光spot入光面101，第二近光spot入光面103由于近光spot的设计需要采用近场光学设计，所以这两个入光面设计成为凸状。采用远场光学设计的近光base功能区域减少了近场成像光学系统因大角度倾斜造型对base展宽的影响，保证了base光型的效率和均匀性。光线无需经过透镜成像，光线来到透镜时直接穿过并进行折射和进一步向前传播，近光base功能区域的透镜部分是等壁厚的，实现需求的近光base的光学性能，所以近光base入光面102可以是与出光面104完全相同的曲面，此区域为等壁厚的透镜，并且还能避免了大角度倾斜的造型影响形成不对称的光型，实现大角度倾斜的模组造型设计，满足客户需求。
76.如图6所示，近光base入光面102由于是远场光学设计，优选使用和出光面104完全相同曲率的曲面，但在两者的距离上并无限制，可以距离大也可以距离小，在此基础上，近光base入光面102的位置(主要指的是和出光面104之间的距离)是可以调节的，并且可以随意调节位置的近光base入光面102与两侧第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103更容易进行结构尺寸匹配，减少了大角度倾斜造型引起的入光面落差，实现了壁厚落差小的透镜，降低了加工难度。
77.如图4和图5所示，图4为柱状单透镜1的主视图，图5为图3的各个剖面图，a-a是第一近光spot入光面101的剖面图，b-b是近光base入光面102的剖面图，c-c是第二近光spot入光面103的剖面图，光线都是由光源或光源系统经过一系列的光学系统后汇聚到各个反射系统的焦点，本实施例近场设计的焦点为焦点f1、焦点f3，远场设计的焦点为25m处(焦点f2)。
78.近场设计的光线经过上述焦点后分别到达对应的第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103进行第一次折射，然后继续在透镜1的内部传播至出光面104，第二次折射后形成近光spot光型。考虑到近光法规的要求，近光光型分布在0
°
附近，所以第一近光spot入光面101和第二近光spot入光面103的焦点设计在透镜中心线上。同时，近光base光线经过等壁厚的透镜面折射后，光线的传播方向不会改变，继续到达25m(即远场设计的焦点f2)，形成近光base光型，与近光spot光型叠加最终形成完整的近光光型。
79.本发明的透镜外表面采用相同的出光面，内表面进行分区设计，不同功能区域的不同光场设计避免了大角度倾斜的造型引起的光效低和光型差等问题，简化了加工并降低了生产成本。
80.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
81.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。