CN115638383A - 反射式光学模组及使用其的照明装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式光学模组及使用其的照明装置及车辆，包括：光源以及沿光路方向依次设有的至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜；其中第一反射镜布置为能够反射光源发出的光线且使其进入光学透镜；第二反射镜具有沿水平方向的直线焦点或弧线焦点；光学透镜具有沿竖直方向的直线焦点或弧线焦点；且第二反射镜的焦距大于光学透镜的焦距；光学透镜的入光面为平端面或曲面；且光学透镜包括至少一个出光面；出光面由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成或者为其在水平方向的截线沿竖直方向拉伸成形。本发明可以兼顾光型扁平化以及明暗截止线的成像效果。

Description

反射式光学模组及使用其的照明装置及车辆

技术领域

本发明涉及照明装置技术领域，尤其涉及一种反射式光学模组及使用其的照明装置及车辆。

背景技术

随着汽车行业的发展逐渐成熟和稳定，车灯造型越来越多样化。远近光模组不再是传统的半圆球型，外观越来越纤细，扁平化已是汽车车灯设计的主要趋势之一，对于扁平化的汽车车灯来说，对应的是上下照明角度小，左右照明角度大的照明特点。具体来说，对透镜出光面的尺寸进行限定，透镜的上下方向的尺寸小于等于20mm，左右方向的尺寸为40mm～120mm。然而，由于现有技术的透镜的出光面尺寸较大，若是直接将其透镜缩小或者结合光学元件的缩小，不能满足光形、光学性能和光学效率等方面的要求。

对此，公告号CN 215372307 U的专利公开了一种照明模组、照明装置及车辆，其可以独立调节入光面和出光部两个光学面的面型，简化配光过程中的调光步骤，在保证相同光效的前提下，有效减小光学透镜的上下尺寸。但是其采用的是双焦距透镜，对于透镜的出光部或外透镜而言，焦距只能有一个，并且其中的透镜与光轴方向的偏转角度对于光学设计的影响较大，因此相应的设计难度也大。此外，该照明装置中的近光明暗截止线，是通过带有截止线形状的部件配合透镜来折射形成的，因此所采用的部件数量多，且整体结构比较复杂，并且通过透镜成像获得的截止线，由于透镜出光面具有一定曲率，那么光线通过透镜后一定会出现棱镜效应，发生不同程度的颜色偏析，也就是说明暗截止线颜色还存在容易发彩的问题。故而针对现有技术中使用的照明装置来说，在实现光型扁平化的基础上还需要兼顾优化明暗截止线的成像效果。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种反射式光学模组，以解决兼顾光型扁平化以及明暗截止线的成像效果的技术问题。

本发明的第二目的是提供一种照明装置，以解决兼顾光型扁平化以及明暗截止线的成像效果的技术问题。

本发明的第三目的是提供一种车辆，以解决使得车辆上的照明装置兼顾光型扁平化以及明暗截止线的成像效果的技术问题。

本发明的反射式光学模组是这样实现的：

一种反射式光学模组，包括：光源以及沿光路方向依次设有的至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜；其中

所述第一反射镜布置为能够反射所述光源发出的光线且使其进入所述光学透镜；

所述第二反射镜具有沿水平方向的直线焦点或弧线焦点；所述光学透镜具有沿竖直方向的直线焦点或弧线焦点；且所述第二反射镜的焦距大于光学透镜的焦距；

所述光学透镜的入光面为平端面或曲面；且所述光学透镜包括至少一个出光面；所述出光面由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成或者为其在水平方向的截线沿竖直方向拉伸成形面。

在本发明可选的实施例中，所述第二反射镜的焦线与光学透镜的焦线共同构成反射式光学模组的焦点区域。

在本发明可选的实施例中，所述第一反射镜为自由曲面反射镜或抛物线反射镜；以及

所述第一反射镜的焦距小于等于3mm。

在本发明可选的实施例中，所述光学透镜在水平方向上的截线为平凸曲线或凸平曲线；以及

所述光学透镜在竖直方向上的截线为平凸曲线或平凹曲线

在本发明可选的实施例中，所述光学透镜包括至少两个出光面；以及

至少两个所述出光面的弧线焦点相同或者不尽相同。

在本发明可选的实施例中，所述第二反射镜由焦点在反射式光学模组的焦点区域的抛物线沿水平方向拉伸形成。

在本发明可选的实施例中，所述第二反射镜的反射面适于形成浴缸形状的明暗截止线的侧壁；以及

所述光学透镜适于形成所述明暗截止线的沿水平方向延伸的底壁。

在本发明可选的实施例中，所述光源、至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜沿垂直于光轴的方向排列分布。

在本发明可选的实施例中，所述光源、至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜绕垂直于光轴的方向旋转排列；以及

所述光学透镜和至少一个第二反射镜之间还设有一个平面反射镜。

本发明的照明装置是这样实现的：

一种照明装置，包括：所述反射式光学模组。

本发明的车辆是这样实现的：

一种车辆，包括：所述照明装置。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明的反射式光学模组及使用其的照明装置及车辆，第二反射镜具有沿水平方向的直线焦点或弧线焦点；而光学透镜具有沿竖直方向的直线焦点或弧线焦点；且第二反射镜的焦距大于光学透镜的焦距。如此结构下，一方面，由于第二反射镜的焦距大于光学透镜的焦距，使光源通过该第二反射镜即可形成矩形的照明光型，不需要额外的反射式光学模组特别设计，使得车灯照明***结构简单，例如允许反射式光学模组在上下方向的尺寸小于等于15mm，从而满足扁平化造型的车灯的需求。

此外，第二反射镜的反射面适于形成浴缸形状的明暗截止线的侧壁，其颜色接近白色，而不会出现发彩的现象。

再者，本发明可以通过多个第二反射镜的配合来实现沿水平方向的的不同的焦距，从而实现不同的上下宽度。且通过多个第二反射镜的不同空间布置结构对于整体的反射式光学模组的随形造型更有利。

附图说明

图1为本发明的反射式光学模组的结构示意图；

图2为本发明的反射式光学模组的光源、第一反射镜、光学透镜和第二反射镜沿垂直于光轴的方向排列分布的示意图；

图3为本发明的反射式光学模组的光源、第一反射镜、光学透镜和第二反射镜绕垂直于光轴的方向旋转排列分布的示意图；

图4为本发明的反射式光学模组的抛物线c及第二反射镜的示意图；

图5为竖直单方向校直的透镜2’和传统平凸透镜2”的示意图；

图6为透镜2’在水平方向的截线a的示意图；

图7为透镜2”在竖直方向的截线b的示意图；

图8为本发明的反射式光学模组的光学效果图。

图中：光源1、第一反射镜3、光学透镜2、入光面21、出光面22、竖直单方向校直的透镜2’、传统平凸透镜2”、透镜2’在水平方向的截线a、透镜2”在竖直方向的截线b、抛物线c、第二反射镜4、平面反射镜5。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1至图8所示，本实施例提供了一种反射式光学模组，包括：光源1以及沿光路方向依次设有的至少一个第一反射镜3、光学透镜2和至少一个第二反射镜4；其中第一反射镜3布置为能够反射光源1发出的光线且使其进入光学透镜2；第二反射镜4具有沿水平方向的焦点；光学透镜2具有沿竖直方向的直线焦点或弧线焦点；第二反射镜4的焦线与光学透镜2的焦线共同构成反射式光学模组的焦点区域。

此处需要加以说明的是，对于本实施例中定位的“水平方向”和“竖直方向”都是结合的反射式光学模组具体在使用过程中的方位来定义的。

本实施例可以通过多个第二反射镜4的配合来实现沿水平方向的不同的焦距，从而实现不同的上下宽度。且通过多个第二反射镜4的不同空间布置结构对于整体的反射式光学模组的随形造型更有利。

本实施例的第二反射镜4的焦点可以是直线焦点，其形成方式如下：第二反射镜4通过焦点位于反射式光学模组焦点区域的抛物线，沿水平方向拉伸而成。直线焦点即为位于反射式光学模组的焦点区域的直线。

本实施例的第二反射镜4的焦点可以是弧线焦点，其形成方式如下：第二反射镜4通过焦点位于反射式光学模组焦点区域的抛物线沿水平面内的曲线扫掠而成，弧线焦点则是位于反射式光学模组的焦点区域，与扫掠曲线平行的线。

一种优选的情况下，第一反射镜3的焦距小于等于3mm，以此为了达到同样的照度值，使得整个的反射式光学模组的焦距可以更大，但同时反射式光学模组在光轴方向的距离与传统方案相比可以缩短至少30％。

一种可选的实施情况下，第二反射镜4的焦距为光学透镜2的焦距的3～5倍，可以产生左右宽，上下窄的光型，成像到路面的光型，能够照得更宽，也使光源1通过该第二反射镜4即可形成矩形的照明光型，不需要额外的反射式光学模组特别设计，使得车灯照明***结构简单，例如允许反射式光学模组在上下方向的尺寸小于等于15mm，从而满足扁平化造型的车灯的需求。

光学透镜2的入光面21为平端面或曲面；且光学透镜2包括至少一个出光面22；出光面22由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成成或者为其在水平方向的截线沿竖直方向拉伸成形。其中当每个出光面22均通过扫掠形成，使得成像出来的光型的下边界过渡更加平缓。

本实施例的光学透镜2的每个出光面22的弧线焦点形成方式如下：一个传统平凸透镜或一个具有水平单方向准直的透镜2’，将透镜2’的焦点设置在反射式光学模组的焦点处；另一传统平凸透镜2”亦将焦点设置于反射式光学模组的焦点处；透镜2’与透镜2”置于相近的位置。透镜2’具有水平面的截线a，透镜2”具有竖直平面的截线b，反射式光学模组中内透镜2的弧线焦点即为与截线b平行且位于反射式光学模组焦点处的曲线。即内透镜2的出光面22通过截线a沿着截线b扫掠形成，出光面22与入光面21共同形成光学透镜2。

第一反射镜3为自由曲面反射镜或抛物线反射镜；以及第一反射镜3的焦距小于等于3mm。其中，当第一反射镜3为自由曲面反射镜时，采用自由曲面反射镜，所谓自由曲面，是指面型可以为任意空间曲面，将配光与反射融为一体，可以使得光源1经过第一反射镜3后反射的光线夹角较大，进而使得成像后的光型照得宽；并且，自由曲面反射镜由多个曲率的自由曲面组成，通过采用自由曲面反射镜作为第一反射镜3，反射光线的方向随着自由曲面反射镜表面的形状连续变化，可以将光线投射到指定的区域，使用自由曲面反射镜不仅制作工艺简单，而且能够让更多的光线进入透镜，提高整体反射式光学模组的效率。

光学透镜2在水平方向上的截线为平凸曲线或凸平曲线；以及光学透镜2在竖直方向上的截线为平凸曲线或平凹曲线。光学透镜2包括至少两个出光面22；以及至少两个出光面22的弧线焦点相同或者不尽相同。即可以只是两个出光面22，也可以是两个以上的出光面22，上述情况都满足本实施例的使用需求。本实施例附图仅仅是多个出光面22的情况举例。

结合附图举例可选的情况来说，出光面22在水平方向上的截线为前凸曲线(此处的前凸曲线具体指的是朝向第二反射镜4一侧凸起)，而此处的出光面22在竖直方向上的截线也为曲线，可以是凸曲线也可以是凹曲线(此处的凸曲线具体指的是朝向第二反射镜4一侧凸起，而凹曲线则是指的朝向第二反射镜4的面为凹陷状)，对此本实施例不做绝对限定。对此，需要说明的是，当入光部包括两个以上的出光面22即为多个出光面22时，存在以下四种情况：第一种，多个出光面22在竖直方向上的截线均为凸曲线，起汇聚效应，对光线的偏折程度较大，能够对发散光线具有一定的准直作用；且多个出光面22分别在竖直方向上的截线对应的凸曲线的凸起率均相同；第二种，多个出光面22在竖直方向上的截线均为凸曲线，起汇聚效应，对光线的偏折程度较大，能够对发散光线具有一定的准直作用，但多个出光面22分别在竖直方向上的截线对应的凸曲线的凸起率不尽相同；第三种，多个出光面22在竖直方向上的截线均为凹曲线，且多个出光面22分别在竖直方向上的截线对应的凹曲线的凹陷率均相同；第四种，多个出光面22在竖直方向上的截线均为凹曲线，且多个出光面22分别在竖直方向上的截线对应的凹曲线的凹陷率不尽相同。上述始终情况都是满足本实施例的使用需求的，具体采用何种情况本实施例不做绝对限定。本实施例附图仅仅以光学透镜2的出光面22的水平截线和竖直截线沿光轴方向均为平凸曲线的情况为例，且此处的平凸曲线具体是凸向车辆行驶方向。

再者，关于第一反射镜3与出光面22的关系，在一种可选的实施情况下，第一反射镜3与出光面22一一对应分布；在另一种可选的实施情况，至少一个出光面22对应有不止一个第一反射镜3，此种情况下，也就是说对于多个出光面22来说，可以是每个出光面22均对应不止一个例如但不限于两个第一反射镜3，也可以是多个出光面22中只有个别的出光面22对应不止一个例如但不限于两个第一反射镜3。上述情况都是满足本实施例的使用需求的，对此，本实施例不做绝对限定。

光源1与第一反射镜3一一对应设置，将光源1设置在对应的第一反射镜3的焦点区域，焦点区域为包括焦点在内的焦点附近的区域。具体地，光源1的发光中心可以设置在第一反射镜3的焦点上。

需要说明的是，本实施例中的第二反射镜4由焦点在反射式光学模组的焦点区域的抛物线c沿水平方向拉伸形成。第二反射镜4的反射面适于形成浴缸形状的明暗截止线的侧壁，其颜色接近白色，而不会出现发彩的现象；以及光学透镜2适于形成所述明暗截止线的沿水平方向延伸的底壁。

一种可选的实施情况下，光源1、至少一个第一反射镜3、光学透镜2和至少一个第二反射镜4沿垂直于光轴的方向排列分布。这种排布方式下的反射式光学模组的整体尺寸相较沿光轴方向布置光学元件形成的光学模组的尺寸要缩小至少40％。因此基于该结构可以缩小了整体反射式光学模组在车灯环境中沿光轴方向的占位空间。另外，由于光线经第二反射镜4反射的光线，上下方向偏折角度小，非常适用于扁平化的车灯造型，上下方向尺寸可以设计至≤15mm，并且能保证较高的光学效率。

另一种可选的实施情况下，光源1、至少一个第一反射镜3、光学透镜2和至少一个第二反射镜4绕垂直于光轴的方向旋转排列，此处具体旋转的角度本实施例不做绝对限定，可以根据实际情况的需求来适应性调整，对此，本实施例需要在光学透镜2和至少一个第二反射镜4之间还设有一个平面反射镜5，以此改变光学透镜2折射出的光线方向。

综上，对于本实施例的反射式光学模组来说，光源1经过第一反射镜3的光线，能够尽可能多地进入光学透镜2，经过第一反射镜3反射的光线偏折角在水平角度较大，能够使最终成像的光型左右方向更宽。经光学透镜2的光线通过第二反射镜4反射后，在上下方向的互相偏折角度小于水平方向，使得本实施例的反射式光学模组能够成像出左右宽，上下窄的光型。

实施例2：

在实施例1的反射式光学模组的基础上，本实施例提供了一种照明装置，例如车灯，包括：实施例1的反射式光学模组。本发明的照明装置具有本发明的反射式光学模组，对于相应的照明装置设计，可以使照明装置具有平且宽的造型，例如，使车辆的前照灯呈现扁平的造型。

实施例3：

在实施例2的照明装置的基础上，本实施例提供了一种车辆，包括实施例2的照明装置。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (11)

1.一种反射式光学模组，其特征在于，包括：光源以及沿光路方向依次设有的至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜；其中

所述第一反射镜布置为能够反射所述光源发出的光线且使其进入所述光学透镜；

所述第二反射镜具有沿水平方向的直线焦点或弧线焦点；所述光学透镜具有沿竖直方向的直线焦点或弧线焦点；且所述第二反射镜的焦距大于光学透镜的焦距；

所述光学透镜的入光面为平端面或曲面；且所述光学透镜包括至少一个出光面；所述出光面由其在水平方向的截线沿竖直平面内的截线扫掠而成或者为其在水平方向的截线沿竖直方向拉伸成形。

2.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述第二反射镜的焦线与光学透镜的焦线共同构成反射式光学模组的焦点区域。

3.根据权利要求1或2所述的反射式光学模组，其特征在于，所述第一反射镜为自由曲面反射镜或抛物线反射镜；以及

所述第一反射镜的焦距小于等于3mm。

4.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述光学透镜在水平方向上的截线为平凸曲线或凸平曲线；以及

所述光学透镜在竖直方向上的截线为平凸曲线或平凹曲线。

5.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述光学透镜包括至少两个出光面；以及

至少两个所述出光面的弧线焦点相同或者不尽相同。

6.根据权利要求2所述的反射式光学模组，其特征在于，所述第二反射镜由焦点在反射式光学模组的焦点区域的抛物线沿水平方向拉伸形成。

7.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述第二反射镜的反射面适于形成浴缸形状的明暗截止线的侧壁；以及

所述光学透镜适于形成所述明暗截止线的沿水平方向延伸的底壁。

8.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述光源、至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜沿垂直于光轴的方向排列分布。

9.根据权利要求1所述的反射式光学模组，其特征在于，所述光源、至少一个第一反射镜、光学透镜和至少一个第二反射镜绕垂直于光轴的方向旋转排列；以及

所述光学透镜和至少一个第二反射镜之间还设有一个平面反射镜。

10.一种照明装置，其特征在于，包括：如权利要求1～9任一项所述的反射式光学模组。

11.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求10所述的照明装置。

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