CN208074871U - 光学透镜及车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学透镜及车灯，涉及车灯技术领域，为解决车灯的光型截至线边界锐利、色散严重，矩阵式大灯中像素光斑间亮度不均的问题。所述光学透镜包括：凸透镜，所述凸透镜的曲面侧包括网格区，所述网格区由多个多边形的透光平面拼接而成。所述光学透镜应用于具有截至线功能的近光灯时，可以降低近光截至线的梯度，使得截至线边界柔和，并且减轻色散问题。所述光学透镜应用于透射式矩阵式大灯时，可以改善像素之间的衔接均匀性。

Description

光学透镜及车灯

技术领域

本实用新型涉及车灯技术领域，尤其是涉及一种光学透镜及车灯。

背景技术

目前，在车灯中，尤其是具有截至线功能的近光灯中，通常因为梯度过高，截至线边界很锐利，并且通常带有明显的色散。而在矩阵式大灯中，多个像素光斑之间会有明显的亮暗不均现象，在水平方向和竖直方向均会呈现不同程度的暗条纹。

车灯的色散及明暗不均现象均会影响驾驶感受。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学透镜，以解决现有技术中存在的车灯的光型截至线边界锐利、色散严重，矩阵式大灯中像素光斑间亮度不均的技术问题。

本实用新型提供的光学透镜，包括：凸透镜，所述凸透镜的曲面侧包括网格区，所述网格区由多个多边形的透光平面拼接而成。

优选地，所述网格区位于所述凸透镜的外表面。

在上述任一技术方案中，进一步地，各所述透光平面的形状相同，且所述透光平面的形状为正方形。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述透光平面的边长为0.1mm-5mm。

可选地，所述网格区包括多种不同形状的透光平面。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述光学透镜为多级透镜时，所述凸透镜位于所述光学透镜远离光源的一侧。

可选地，所述网格区位于所述凸透镜的凸面侧的中部区域。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述凸透镜为平凸透镜、双凸透镜或者正弯月透镜。

可选地，所述凸透镜为双凸透镜或者正弯月透镜时，所述网格面位于所述透镜的内表面。

相对于现有技术，本实用新型所述的光学透镜具有以下优势：

本实用新型所述的光学透镜应用于照明装置中，当将本实用新型所述的光学透镜应用于汽车的车灯的光学模块中时，由于在本实用新型提供的光学透镜中，凸透镜的曲面侧包括网格区，网格区由多个多边形的透光平面拼接而成，也就是说，使用多个透光平面拼接而成的曲面代替现有技术中凸透镜的光滑的曲面，从而人为的产生光型偏差，并且利用这种光型偏差，以使得光型以较小角度，水平或者竖直的扩散。

当将本实用新型提供的光学透镜应用于具有截至线功能的近光灯时，可以有效改善近光截至线的梯度、色散问题，以降低近光截至线的梯度，使得截至线边界柔和，并且减轻色散问题。当将本实用新型提供的光学透镜应用于矩阵式大灯时，可以改善像素光斑之间的衔接均匀性。

本实用新型的另一目的在于提出一种车灯，以解决现有技术中存在的车灯的光型截至线边界锐利、色散严重，矩阵式大灯中像素光斑间亮度不均的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车灯，所述车灯的光学模块中设置有如上述技术方案所述的光学透镜。

所述车灯与上述光学透镜相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光学透镜的投射示意图；

图2为本实用新型实施例提供的对照组的透镜的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的对照组的照度分布图；

图4为本实用新型实施例提供的实验组一中的光学透镜的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的实验组一的照度分布图；

图6为本实用新型实施例提供的实验组二中的光学透镜的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的实验组二的照度分布图；

图8为本实用新型实施例提供的实验组三中的光学透镜的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的实验组三的照度分布图；

图10为本实用新型实施例提供的对照组的照度分布图的局部放大图；

图11为本实用新型实施例提供的实验组一的照度分布图的局部放大图。

图中：

10-对照组的透镜； 20-凸透镜； 21-网格区；

22-凸面侧； 23-平面侧； 30-面光源。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1和图4所示，本实用新型实施例提供的光学透镜，包括：凸透镜20，凸透镜20的曲面侧包括网格区21，网格区21由多个多边形的透光平面拼接而成。

本实用新型实施例的光学透镜应用于照明装置中，当将本实用新型实施例的光学透镜应用于汽车的车灯的光学模块中时，由于在本实用新型实施例提供的光学透镜中，凸透镜20的曲面侧包括网格区21，网格区21由多个多边形的透光平面拼接而成，也就是说，使用多个透光平面拼接而成的曲面代替现有技术中凸透镜20的光滑的曲面，由于光线经由每个透光平面射出产生的光斑角度均不同，多个透光平面射出的光斑的部分区域相互重叠，从而人为的产生光型偏差，并且利用这种光型偏差，以使得光型以较小角度，水平或者竖直的扩散。

当将本实用新型实施例提供的光学透镜应用于具有截至线功能的近光灯时，可以有效改善近光截至线的梯度、色散问题，以降低近光截至线的梯度，使得截至线边界柔和，并且减轻色散问题。当将本实用新型实施例提供的光学透镜应用于矩阵式大灯时，可以改善像素光斑之间的衔接均匀性。

在上述任一技术方案中，进一步地，凸透镜20可以为平凸透镜、双凸透镜或者正弯月透镜。透镜由透明材料制成，透镜材料可以为透明玻璃、PMMA(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、透明树脂或透明硅胶。

根据凸透镜20的种类不同，凸透镜20上的曲面侧可为凸面侧22或者凹面侧。具体地：

平凸透镜的一侧为凸面侧22，一侧为平面侧23，网格面设置于平凸透镜的凸面侧22；双凸透镜的两侧均是凸面侧22，网格面可以设置于任一一侧；正弯月透镜的一侧是凸面侧22，一侧是凹面侧，网格面可以设置于任一一侧。

当将凸透镜20设置于车灯中时，凸透镜20朝向光源的一侧为内侧，对应的表面为内表面，凸透镜20背离光源的一侧为外侧，对应的表面为外表面。当凸透镜20为平凸透镜时，凸面侧22朝外，平面侧23朝内，网格面设置于凸透镜20的外表面(凸面侧22)；凸透镜20为双凸透镜或者正弯月透镜时，双凸透镜的内表面与外表面均为凸面侧22，正弯月透镜的内表面为凹面侧，外表面为凸面侧22，网格面既可以设置于凸透镜20的内表面，也可以设置于凸透镜20的外表面。

在本实施例的优选实施方式中，网格区21位于凸透镜20的外表面。

在车灯的光学模块中，上述光学透镜中可以仅包含一个凸透镜20，或者，上述光学透镜可以为多级透镜，包括多个透镜，此时，上述设置有网格区21的凸透镜20位于多级透镜中最外侧，也就是距离光源最远的一侧。

在本实施例提供的凸透镜20中，凸透镜20的凸面侧22可以为球面或者非球面。

在凸透镜20的网格区21中，各透光平面的形状可以相同，或者在网格区21设置有多个不同形状的透光平面，透光平面可以为正方形、长方形、三角形、棱形、梯形等。

网格区21可以位于凸透镜20的凸面侧22的整个表面，或者仅位于凸面侧22的中部区域，或者仅位于凸面侧22的边缘区域。

在本实施例的一种具体实施方式中，各透光平面的形状相同，且透光平面的形状为正方形。当透光平面的形状为正方形时，优选地，透光平面的边长为0.1mm-5mm。当然，透光平面的边长可根据需求进行选择。

通过对凸透镜20的凸面侧22设置网格区21，使投射的光型呈现小角度扩散的趋势。且网格越粗，扩散角度越大；网格越细，扩散角度越小。调整网格粗细(即改变网格区21内透光平面的边长)，可以很方便的控制光型扩散的角度，并对结果加以模拟和预期。扩散的方向也可以通过网格的设计(例如改变透光平面的形状)方便调整；在具有截至线的近光设计时，可以简单的调整梯度和弱化色散。在矩阵式大灯设计时，能使像素光斑之间衔接更均匀。

具体应用时，可以通过更换具有不同网格区21的凸透镜20来改变车灯的扩散角度或扩散方向。

为进一步证明本实施例提供的光学透镜相比现有技术中的透镜具有降低梯度及均匀光线的效果，做出如下实验：

本实验采用一组对照组和三组实验组，对照组和实验组中的透镜均选用凸面侧22为球面的平凸透镜，且透镜的尺寸相同，焦距相同。

如图2所示，在对照组中，选用凸面侧22为光滑曲面的透镜10。

在三个实验组中，均选用本实施例提供的凸透镜20，且网格区21均设置于整个凸面侧22，网格区21内的透光平面的形状均为矩形。区别在于：

如图4所示，在实验组一中，透光平面的长和宽均为1mm；

如图6所示，在实验组二中，透光平面的长和宽均为2mm；

如图8所示，在实验组三中，透光平面的长为2mm，宽为1mm。

在实验过程中，如图1所示，使用面光源30沿光轴B方向照射对照组的透镜10和实验组的各凸透镜20，在与面光源30的距离为25m处设置屏幕，并记录透镜投射到屏幕上的照度分布图，其中，面光源30设置在透镜的焦点上，面光源30的长和宽均为2mm，对照组的透镜10和实验组的各凸透镜20的焦距均为80mm。

对比图3和图5、图7、图9中的光斑的照度分布图的边缘可以得出，在对比组投射出的光斑边缘的界限较为分明，而三组实验组投射出的光斑边缘的界限较为模糊，从而可以降低光斑的梯度，使像素光斑之间衔接更均匀。

在图3中，光斑大小为0.8°*0.8°；在图5中，光斑大小为1°*1°；在图7中，光斑大小为1.4°*1.4°；在图9中，光斑大小为1.4°*1°。由上可以得出，本实施例提供的光学透镜可以调整光斑扩散角度，且网格越粗，扩散角度越大；网格越细，扩散角度越小。

如图10和图11所示，在图10中可以看到数条沿横向和纵向的条纹区域，条纹区域的光强要弱于其他区域的光强，由于存在这种条纹区域，因此表明对照组的透镜10的光照度不均匀。

在图10中，A区即为其中一个纵向的条纹区域。在图11中，基本看不到纵向或横向的条纹区域，因此说明，使用本实施例提供的光学透镜可以使得光照度更为均匀。

此外，在图10和图11中，环形线为光强的等值线，在图10中，等值线参差不齐，且具有较多的剧烈变化区域；而在图11中，等值线相对更为平滑，剧烈变化区域相对减少，从而进一步说明使用本实施例提供的光学透镜可以使得光照度更为均匀。

实施例二

本实用新型实施例二提出一种车灯，车灯的光学模块中设置有如上述实施例一提供的光学透镜。

由于在光学透镜中设置的凸透镜的曲面侧设置有网格区，网格区由多个透光平面拼接而成，因此，当本实施例二提供的车灯为具有截至线功能的近光灯时，相对于现有技术中具有截至线功能的近光灯，本实施例二提供的车灯可以有效改善近光截至线的梯度、色散问题，以降低近光截至线的梯度，使得截至线边界柔和，并且减轻色散问题。

当本实施例二提供的车灯为矩阵式大灯时，相对于现有技术中的矩阵式大灯，本实施例二提供的车灯中，各像素光斑的边界线更为柔和，从而可以改善像素光斑之间的衔接均匀性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种光学透镜，其特征在于，包括：凸透镜，所述凸透镜的曲面侧包括网格区，所述网格区由多个多边形的透光平面拼接而成；

所述凸透镜朝向光源的一侧为内侧，对应的表面为内表面，所述凸透镜背离光源的一侧为外侧，对应的表面为外表面；所述网格区设置于所述凸透镜的内表面或外表面。

2.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，各所述透光平面的形状相同，且所述透光平面的形状为正方形。

3.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述透光平面的边长为0.1mm-5mm。

4.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述网格区包括多种不同形状的透光平面。

5.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜为多级透镜时，所述凸透镜位于所述光学透镜远离光源的一侧。

6.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述网格区位于所述凸透镜的凸面侧的中部区域。

7.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述凸透镜为平凸透镜、双凸透镜或者正弯月透镜。

8.根据权利要求7所述的光学透镜，其特征在于，所述凸透镜为双凸透镜或者正弯月透镜时，所述网格面位于所述透镜的内表面。

9.一种车灯，其特征在于，所述车灯的光学模块中设置有如权利要求1-8任一项所述的光学透镜。