TWM558200U - 光學元件及汽車車燈 - Google Patents

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Abstract

一種光學元件包含本體及多個反射結構，其兩端分別為入光端及出光端，入光端及出光端分別內凹形成凹槽及出光槽。形成凹槽的壁面定義有第一入射壁及第二入射壁，第二入射壁環繞第一入射壁的周緣。本體於入光端及出光端之間定義有全反射面，由第二入射壁進入的光束能被全反射面全反射而向外射出；多個反射結構設置於本體，且對應位於全反射面，由第二入射壁進入的光束能被相鄰的兩個反射結構全反射而相互交錯。出光槽的內側壁為第二出光部，第二出光部形成有多個類截角錐狀的出光結構。通過多個出光結構的光束能彼此相互交錯。

Description

光學元件及汽車車燈
本創作涉及一種光學元件及汽車車燈，特別是一種汽車車燈用的光學元件及特別是一種作為前照燈使用的汽車車燈。
現今常見的汽車車燈，特別是前照燈，多具有發出的光束不均勻的問題，進而可能間接影響駕駛人行車的安全。為此，汽車車燈的相關生產廠商，利用的各種方式使車燈所發出的光束均勻；然，目前市面上常見的使車燈更均勻的方式，仍無法有效改善上述問題。緣此，本創作人乃潛心研究並配合學理的運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題的本創作。
本創作的主要目的在於提供一種光學元件及汽車車燈，用以改善現有技術中，汽車車燈所發出的光束不均勻的問題。
為了實現上述目的，本創作提供一種光學元件，其包含一本體及多個反射結構，本體彼此相反的兩端分別定義為一入光端及一出光端，入光端向出光端方向內凹形成有一凹槽，形成凹槽的壁面定義有一第一入射壁及一第二入射壁，第二入射壁環繞第一入射壁的周緣設置；其中，發光單元位於凹槽中時，發光單元所發出的光束，能通過第一入射壁及第二入射壁進入本體中，並由本體的出光端向外射出。本體於入光端及出光端之間定義有一全反射面，由第二入射壁進入本體的光束能被全反射面全反射，而由出光端向外射出；多個反射結構設置於本體，且多個反射結構對應位於所述全反射面；由第二入射壁進入的光束，能被彼此相 鄰設置的兩個反射結構全反射而彼此相互交錯。本體於出光端內凹形成有一出光槽，出光槽的底部定義為一第一出光部，環繞第一出光部的部份定義為一第二出光部，第二出光部形成有多個出光結構，各個出光結構呈現為類截角錐狀。通過第一入射壁而進入本體中的光束，能由第一出光部射出；通過第二入射壁而進入本體中的光束能通過多個反射結構全反射，而由多個出光結構向外射出，且通過彼此相鄰設置的兩個出光結構向外射出的光束彼此相互交錯。
為了實現上述目的，本創作還提供一種汽車車燈，其包含一發光單元及一光學元件。光學元件包含一本體及多個反射結構，本體彼此相反的兩端分別定義為一入光端及一出光端，入光端向出光端方向內凹形成有一凹槽，形成凹槽的壁面定義有一第一入射壁及一第二入射壁，第二入射壁環繞第一入射壁的周緣設置；其中，發光單元位於凹槽中時，發光單元所發出的光束，能通過第一入射壁及第二入射壁進入本體中，並由本體的出光端向外射出。本體於入光端及出光端之間定義有一全反射面，由第二入射壁進入本體的光束，能被全反射面全反射而由出光端向外射出；多個反射結構設置於本體，且多個反射結構對應位於全反射面；由第二入射壁進入的光束，能被彼此相鄰設置的兩個反射結構全反射而彼此相互交錯。本體於出光端內凹形成有一出光槽，出光槽的底部定義為一第一出光部，環繞第一出光部的部份定義為一第二出光部，第二出光部形成有多個出光結構，各個出光結構呈現為類截角錐狀。通過第一入射壁而進入本體中的光束，能由第一出光部射出；通過第二入射壁而進入本體中的光束能通過多個反射結構全反射，而由多個出光結構向外射出，且通過彼此相鄰設置的兩個出光結構向外射出的光束彼此相互交錯。
本創作的有益效果可以在於：透過出光結構及反射結構的相互配合，能使通過光學元件的光束均勻地射出。本創作的汽車車 燈透過光學元件的出光結構及反射結構的相互配合，可以使通過光學元件的光束均勻地射出，而使汽車車燈發出均勻的光束。
為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。
1‧‧‧光學元件
10‧‧‧本體
101‧‧‧第一入射壁
102‧‧‧第二入射壁
103‧‧‧全反射面
104、104’‧‧‧反射結構
105‧‧‧第一出光部
106‧‧‧第二出光部
107‧‧‧出光結構
1071‧‧‧頂部出光面
1072‧‧‧側出光面
1073‧‧‧內側出光面
1074‧‧‧外側出光面
AX‧‧‧光軸
AXD‧‧‧光軸方向
E1‧‧‧入光端
E2‧‧‧出光端
S1‧‧‧凹槽
S2‧‧‧出光槽
L‧‧‧發光單元
L1、L2‧‧‧光束路徑
H1~H10‧‧‧高度
W1~W2‧‧‧寬度
D1、D2、D3、D4、D5‧‧‧寬度
θ1~θ5‧‧‧角度
圖1為本創作的光學元件的第一實施例的立體示意圖。
圖2為本創作的光學元件的第一實施例的另一視角的立體示意圖。
圖3為本創作的光學元件的第一實施例沿圖1剖面線Ⅲ剖開的剖面示意圖。
圖4為發光單元所發出的光束通過本創作的光學元件的第一實施例的光束路徑示意圖。
圖5為發光單元所發出的光束通過本創作的光學元件的第一實施例的出光結構的光束路徑示意圖。
圖6為本創作的光學元件的第一實施例的多個出光結構的局部放大示意圖。
圖7為本創作的光學元件的第一實施例沿圖1剖面線Ⅶ剖開的剖面示意圖。
圖8為本創作的光學元件的第一實施例沿圖1剖面線Ⅲ剖開的剖面示意圖。
圖8A為圖8圈起處A的局部放大示意圖。
圖9為本創作的光學元件的第一實施例的俯視圖。
圖10為本創作的光學元件的第二實施例的立體示意圖。
圖11為本創作的光學元件的第二實施例的另一視角的示意圖。
圖12為本創作的光學元件的第二實施例沿圖10的剖面線XII剖開的示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本創作之光學元件及汽車車燈的實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更。又本創作之圖式僅為簡單說明，並非依實際尺寸描繪，亦即未反應出相關構成之實際尺寸，先予敘明。以下之實施方式係進一步詳細說明本創作之觀點，但並非以任何觀點限制本創作之範疇。
請一併參閱圖1至圖4，其顯示為本創作的光學元件的第一實施例的示意圖。如圖所示，光學元件1包含有一本體10及多個反射結構104，本體10彼此相反的兩端分別定義為一入光端E1及一出光端E2，入光端E1向出光端E2方向內凹形成有一凹槽S1。形成凹槽S1的側壁定義有一第一入射壁101及一第二入射壁102，第二入射壁102環繞第一入射壁101的周緣設置。如圖4所示，當發光單元L位於凹槽S1中時，發光單元L所發出的光束L1、L2將可通過第一入射壁101及第二入射壁102進入本體10。在實際應用中，本體10的外徑可以是由出光端E2向入光端E1逐漸縮小，而呈現為類似截圓錐狀的結構；凹槽S1也可以是大致具有截圓錐狀的外型；如圖3所示，第一入射壁101的剖視圖可以是呈現為由出光端E2向入光端E1的方向凸出的圓弧狀，但不以此為限。
本體10於出光端E2及入光端E1之間定義有一全反射面103，由第二入射壁102進入本體10中的光束，能被全反射面103全反射而由出光端E2向外射出。多個反射結構104設置於本體10，且多個反射結構104對應位於全反射面103。在實際應用中，多個反射結構104與本體10可以是一體成型地設置。特別說明的是，於本實施例中，是以多個反射結構104與本體10一體成型的設置，且反射結構104是佈滿全反射面103設置為例，因此，於 本實施例圖中，標號104所標示的位置即涵蓋全反射面103。
如圖4所示，通過第二入射壁102進入的光束L2，將可被彼此相鄰設置的兩個反射結構104全反射，而彼此相互交錯後由出光端E2射出，如此，將可提升由出光端E2射出的光束的均勻度。關於反射結構104的外型可以是任何形式，不侷限於圖中所示，任何可以全反射位於本體10中的光束(特別是由第二入射壁102進入的光束)，而使光束經全反射後於本體10中相互交錯的結構，皆屬於所述反射結構104所涵蓋的範圍。
本體10於出光端E2內凹形成有一出光槽S2，出光槽S2的底部定義為一第一出光部105，環繞第一出光部105的部份則定義為一第二出光部106。第一出光部105的位置大致對應於第一入射壁101的位置，而通過第一入射壁101進入的大部份光束L1，將可直接穿過本體10，而由第一出光部105射出。在實際應用中，第一出光部105的徑向寬度(如圖8所標示的D1)是不小於第一入射壁101的徑向寬度(如直徑)，且第一出光部105的剖面可以是呈現為平坦狀，但不以此為限。在具體實施中，第一出光部105的徑向寬度、第一入射壁101的徑向寬度、第一入射壁101的外型、及發光單元L所發出的光型可相互配合設計，而使設置於凹槽S1中的發光單元L，其發出的大致平行於光軸AX的光束，能由第一入射壁101進入本體10，並以大致平行於光軸AX的方式，由第一出光部105射出。
第二出光部106可以是呈現為階梯狀(如圖8網點標示的區域)，且各個階梯的梯面形成有具有多個出光結構107，各個出光結構107呈現為類截角錐狀(於後詳述)。如圖5所示，通過各個出光結構107而射出的光束L2能彼此相互交錯，藉此，可提升通過本體10射出的光束的均勻度。值得一提的是，光束通過彼此相鄰設置的兩個出光結構107而射出時，亦將會彼此相互交錯，從而可輔助提升通過本體10射出的光束的均勻度。於不同的實施例 中，呈現為階梯狀的第二出光部106的階梯數量，可以是依據光學元件1的體積、發光單元的體積等進行增減。
是以，本創作的光學元件1，透過前述多個反射結構104及多個出光結構107的設計，可以大幅提升通過本體10而射出的光束的均勻度，而本創作的光學元件1可以應用於汽車車燈中，特別是前照燈，進而可大幅改善現有汽車車燈所發出的光束不均勻的問題。
請一併參閱圖6至圖8A，以下針對前述第二出光部106及出光結構107提出一具體實施例進行說明，但實際應用中不以此為限。如圖6所示，各個呈現為類截角錐狀的出光結構107可以是定義有一頂部出光面1071、兩個側出光面1072、一內側出光面1073及一外側出光面1074。頂部出光面1071即是出光結構107最遠離本體10的出光面，且頂部出光面1071是與第二出光部106的階梯彼此相面對地設置。兩個側出光面1072是彼此相對地設置，而彼此相鄰的兩個出光結構107側出光面1072是彼此相鄰地設置。各出光結構107的內側出光面1073則是指出光結構107最鄰近於本體10的光軸AX的出光面，各出光結構107的外側出光面1074則是指與內側出光面1073彼此相對設置的出光面。
值得一提的是，在實際應用中，通過各個出光結構107的兩個側出光面1072、內側出光面1073及外側出光面1074的光束，可以是被導引向頂部出光面1071方向射出。另外，各個出光結構107的頂部出光面1071分別與兩個側出光面1072、內側出光面1073及外側出光面1074相連接的位置，可以是具有圓弧導角結構，如此可便於出光結構107的生產製造。
如圖7所示，其顯示為圖1沿剖面線Ⅶ剖開後的剖面示意圖。在實際應用中，各個出光結構107的各個側出光面1072與水平線的夾角θ1、θ2可以是彼此相同，舉例來說可以是介於25~35度。各個出光結構107的頂部出光面1071的寬度W1與其底部的 寬度W2的比例，可以大致是1：7~1：7.5。位於同一階梯的梯面上的每一個出光結構107的高度H1、H2則可以是彼此相同。
如圖8所示，在較佳的實施例中，呈現為階梯狀結構的第二出光部106，其大部份的階梯於光軸方向AXD的高度(階面深度)H3、H4、H5可以是彼此相等，於本實施例圖中，是以最鄰近於第一出光部105的階梯高度H6小於其他階梯的高度為例，但不以此為限，在不同實施例中，可以是所有階梯的高度(階面深度)皆相同，或者是所有的階梯的高度皆不相同。
各層階梯的梯面寬度D2、D3、D4、D5可以是彼此相同，相對地，設置於各階梯的各個出光結構107的寬度可以是大致與各層階梯的梯面寬度D2、D3、D4、D5相同。各個出光結構107於光軸方向AXD的高度H7、H8、H9、H10可以是彼此不相同，且越接近光軸AX的出光結構107的高度越小。在實際實施中，各個出光結構107的高度H7、H8、H9、H10彼此間可以是具有等差的倍數關係，舉例來說，次遠離光軸的出光結構107的高度H8，可以是最遠離光軸AX的出光結構107的高度H7的0.8倍，而次次遠離光軸AX的出光結構107的高度H9，可以是次遠離光軸AX的出光結構107的高度H8的0.7倍，以此類推。
如圖8及圖8A所示，各個出光結構107的頂部出光面1071可以是向光軸AX的方向傾斜，舉例來說，頂部出光面1071與水平線的夾角θ3可以介於5~10度。另外，內側出光面1073與外側出光面1074分別與水平線的夾角θ4、θ5可以是彼此相同，舉例來說，可以是介於60~80度。
請一併參閱圖1、圖8及圖9，圖9顯示為光學元件的俯視圖。如圖所示，位於同一階梯的出光結構107可以是呈現為大致相同的外型，而位於彼此相鄰階梯的多個出光結構107則可以是大致依據一預定比例縮放。如圖9所示，多個出光結構107於光學元件1的俯視圖中，可以是呈現為放射狀的排列。
請一併參閱圖10至圖12，其顯示為本創作的光學元件的第二實施例的示意圖。如圖所示，本實施例與前述實施例最大不同之處在於，前述實施例的多個反射結構104是佈滿於全反射面103設置，而本實施例的多個反射結構104’是未佈滿全反射面103設置，且多個反射結構104’的外型可以是呈現為圓弧凸起狀。換言之，本實施例所提出的多個反射結構104’可達到與前述反射結構104相同的功效：全反射由第二入射壁進入的光束，以此其彼此相互交錯。關於光學元件1的其他結構的詳細說明，與前述實施例相同，於此不再贅述。
本創作還提供一種汽車車燈，其至少包含前述光學元件1及前述發光單元L。關於光學元件1及發光單元L彼此間的相互配合關係，已於前述詳細說明，於此不再贅述。汽車車燈的其他構件，例如是用以固定光學元件1及發光單元L的相關承載結構等，可依據實際需求加以設計，於此不加以限制。本創作的汽車車燈透過光學元件1的設置，可以使車燈發出均勻的光束。
以上所述僅為本創作的較佳可行實施例，非因此侷限本創作的專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的保護範圍內。

Claims (10)

  1. 一種光學元件，其包含一本體及多個反射結構，所述本體彼此相反的兩端分別定義為一入光端及一出光端，所述入光端向所述出光端方向內凹形成有一凹槽，形成所述凹槽的壁面定義有一第一入射壁及一第二入射壁，所述第二入射壁環繞所述第一入射壁的周緣設置；其中，當一發光單元位於所述凹槽中時，所述發光單元所發出的光束，能通過所述第一入射壁及所述第二入射壁進入所述本體中，並由所述本體的所述出光端向外射出；所述本體於所述入光端及所述出光端之間定義有一全反射面；多個所述反射結構設置於所述本體，且多個所述反射結構對應位於所述全反射面；由所述第二入射壁進入的部份光束，被彼此相鄰設置的兩個所述反射結構分別全反射後將彼此相互交錯；由所述第二入射壁進入的另一部份光束，能被所述全反射面全反射而由所述出光端向外射出；所述本體於所述出光端內凹形成有一出光槽，所述出光槽的底部定義為一第一出光部，環繞所述第一出光部的部份定義為一第二出光部，所述第二出光部形成有多個出光結構，各個所述出光結構呈現為類截角錐狀；通過所述第一入射壁而進入所述本體中的光束，能由所述第一出光部射出；通過所述第二入射壁而進入所述本體中的光束，能通過多個所述反射結構全反射，而由多個所述出光結構向外射出，且通過彼此相鄰設置的兩個所述出光結構向外射出的光束彼此相互交錯。
  2. 如請求項1所述的光學元件，其中，所述本體的直徑由所述出光端向所述入光端逐漸縮小；所述第一入射壁的入光面呈現為向遠離所述出光端凸出的圓弧狀；所述第一出光部的出 光面呈現為向遠離所述入光端凸出的圓弧狀；所述第一出光部的出光面的徑向寬度不小於所述第一入射壁的入光面的徑向寬度。
  3. 如請求項1所述的光學元件，其中，所述第二出光部為一階梯狀結構，所述階梯狀結構的每一層階梯的梯面形成有多個所述出光結構，且每一層階梯所設置的多個所述出光結構彼此具有相同的外型。
  4. 如請求項3所述的光學元件，其中，至少一部份的階梯的階面深度彼此相同，形成於不同層階梯的多個所述出光結構於一光軸方向的高度彼此不相同，所述光軸方向是平行於所述光學元件的一光軸。
  5. 如請求項4所述的光學元件，其中，形成於不同階梯的各個所述出光結構於所述光軸方向的高度彼此不相同，越鄰近於所述光軸的多個所述出光結構，於所述光軸方向的高度越小。
  6. 如請求項1所述的光學元件，其中，多個所述反射結構佈滿於所述全反射面設置。
  7. 如請求項1所述的光學元件，其中，各個所述出光結構定義有一頂部出光面、兩個側出光面、一內側出光面及一外側出光面；所述頂部出光面向所述光學元件的光軸的方向傾斜；兩個所述側出光面設置於所述出光結構彼此相反的兩側，彼此相鄰設置的兩個所述出光結構彼此相面對的出光面定義為所述側出光面；所述內側出光面及所述外側出光面設置於所述出光結構彼此相反的兩側，所述出光結構鄰近於所述光軸的出光面定義為所述內側出光面；通過各個所述出光結構的兩個所述側出光面、所述內側出光面及所述外側出光面的 光束，將被導引向所述頂部出光面方向射出。
  8. 如請求項7所述的光學元件，其中，各個所述出光結構的各個所述側出光面與水平線的夾角彼此相同；各個所述出光結構的所述內側出光面及所述外側出光面分別與水平線的夾角彼此相同。
  9. 如請求項8所述的光學元件，其中，所述頂部出光面與水平線的夾角介於5~10度；所述內側出光面與所述外側出光面分別與水平線的夾角介於60~80度。
  10. 一種汽車車燈，其包含：一發光單元，其能受控制而發出光束；一光學元件，其包含一本體及多個反射結構，所述本體彼此相反的兩端分別定義為一入光端及一出光端，所述入光端向所述出光端方向內凹形成有一凹槽，，形成所述凹槽的壁面定義有一第一入射壁及一第二入射壁，所述第二入射壁環繞所述第一入射壁的周緣設置；其中，當一發光單元位於所述凹槽中時，所述發光單元所發出的光束，能通過所述第一入射壁及所述第二入射壁進入所述本體中，並由所述本體的所述出光端向外射出；所述本體於所述入光端及所述出光端之間定義有一全反射面；多個所述反射結構設置於所述本體，且多個所述反射結構對應位於所述全反射面；由所述第二入射壁進入的部份光束，被彼此相鄰設置的兩個所述反射結構分別全反射後將彼此相互交錯；由所述第二入射壁進入的另一部份光束能被所述全反射面全反射而由所述出光端向外射出；所述本體於所述出光端內凹形成有一出光槽，所述出光槽的底部定義為一第一出光部，環繞所述第一出光部的部 份定義為一第二出光部，所述第二出光部形成有多個出光結構，各個所述出光結構呈現為類截角錐狀；通過所述第一入射壁而進入所述本體中的光束，能由所述第一出光部射出；通過所述第二入射壁而進入所述本體中的光束，能通過多個所述反射結構全反射，而由多個所述出光結構向外射出，且通過彼此相鄰設置的兩個所述出光結構向外射出的光束彼此相互交錯。
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