本實用新型涉及光照明與信號指示領(lǐng)域，尤其涉及一種光圖案化裝置與包括該光圖案化裝置的照明和/或信號指示設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對于光學(xué)照明或信號指示設(shè)備的要求不再僅僅限于提供照明或信號指示燈的功能。于是，對于，光學(xué)照明或信號指示設(shè)備(例如用于機(jī)動車輛的車燈)的個性化的需求越來越多，可能需要提供更為豐富的光束圖案和點亮效果。比如，可能期望照明或信號指示光包含某些信息或圖案以滿足個性化定制的要求?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提供了在光學(xué)照明或信號指示裝置產(chǎn)生圖案的裝置。但在現(xiàn)有的光學(xué)照明或信號指示裝置中，尤其是在機(jī)動車輛的車燈中，還缺乏能夠?qū)φ彰骰蛐盘栔甘竟膺M(jìn)行圖案化的同時形成具有3維光學(xué)效應(yīng)的圖案的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種光圖案化裝置，其能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來對照明或信號指示光進(jìn)行3維圖案化。

本實用新型的目的還在于提供一種包括該光圖案化裝置的照明和/或信號指示設(shè)備。

本實用新型的實施例提供了一種光圖案化裝置，包括：

配光單元，所述配光單元具有入射端面、出射端面和側(cè)表面，所述入射端面和出射端面分別位于所述配光單元的兩端，所述配光單元在所述入射端面和出射端面之間的位置還設(shè)置有一個或更多個側(cè)向?qū)Ч獠?，所述?cè)向?qū)Ч獠坎贾贸梢龑?dǎo)從入射端面入射的一部分光從配光單元的側(cè)表面射出，從入射端面入射的另一部分光從所述出射端面朝向光圖案化裝置的光出射側(cè)射出；和

反射單元，所述反射單元布置成接收從所述配光單元的側(cè)表面出射的光并將其朝向所述光圖案化裝置的光出射側(cè)反射。

在一實施例中，所述配光單元為光導(dǎo)部件，所述側(cè)向?qū)Ч獠课挥谒雠涔鈫卧膫?cè)表面上并具有出光表面，所述出光表面被定向成使得從入射端面入射的光的至少一部分在所述出光表面處的入射角不滿足全反射條件。

在一實施例中，所述出光表面與所述配光單元的側(cè)表面形成有夾角。

在一實施例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠坑伤雠涔鈫卧膫?cè)表面上的凸起或凹陷形成。

在一實施例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠砍蕠@所述配光單元的環(huán)形形式。

在一實施例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠烤哂蟹瓷浔砻妫龇瓷浔砻娌贾贸蓪娜肷涠嗣嫒肷涞囊徊糠止獬蚺涔鈫卧膫?cè)表面反射。

在一實施例中，所述反射表面被定向成使得從入射端面入射的光的至少一部分在所述反射表面處的入射角滿足全反射條件。

在一實施例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠坑伤雠涔鈫卧膫?cè)表面上的臺肩部形成。

在一實施例中，所述反射單元具有圍繞所述配光單元布置的一個或更多個反射面，用于反射從所述配光單元的側(cè)表面出射的光。

在一實施例中，所述反射單元包括三個或更多個平面或曲面形式的反射面。

在一實施例中，所述配光單元的入射端面設(shè)有光學(xué)準(zhǔn)直單元。

在一實施例中，被所述反射單元反射的光的行進(jìn)方向與光從所述出射端面射出的方向平行。

在一實施例中，從入射端面入射的光為平行光、發(fā)散光或會聚光。

在一實施例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠繃@所述配光單元的側(cè)表面對稱地或非對稱地設(shè)置。

在一實施例中，所述配光單元為一體件。

在一實施例中，所述配光單元的出射端面設(shè)置有光均勻化結(jié)構(gòu)。

本實用新型的實施例還提供了一種用于機(jī)動車輛的照明和/或信號指示設(shè)備，包括：

根據(jù)上述任一實施例所述的光圖案化裝置；以及

一個或更多個光源，所述光源用于發(fā)出入射到所述配光單元的入射端面上的光。

在一實施例中，所述用于機(jī)動車輛的照明和/或信號指示設(shè)備包括光圖案化裝置陣列，所述光圖案化裝置陣列由多個根據(jù)上述任一實施例所述的光圖案化裝置構(gòu)成。

在一實施例中，所述光圖案化裝置陣列中的至少兩個光圖案化裝置共享同一光源。

如本實用新型的上述至少一個實施例中所述的光圖案化裝置，通過在配光單元中設(shè)置側(cè)向?qū)Ч獠慷挂徊糠秩肷涔饨?jīng)過反射單元的反射以在出射光中形成所需的圖案，并在所生成的圖案中產(chǎn)生3維效果。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的立體示意圖；

圖2示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的側(cè)向剖視圖；

圖2a示出圖2中局部A的示意性側(cè)視圖；

圖3示出根據(jù)本實用新型的另一實施例的光圖案化裝置的側(cè)向剖視圖；

圖3a示出為圖3中所示的光圖案化裝置的配光單元從光出射側(cè)觀察的正視圖；

圖3b示出根據(jù)本實用新型的另一實施例的光圖案化裝置的側(cè)向剖視圖；

圖4示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的立體示意圖；

圖5示出根據(jù)本實用新型的又一實施例的光圖案化裝置的側(cè)向剖視圖；

圖6a-6c示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的示意圖；以及

圖7a-7b示出根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置中的反射單元的變體示例。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號表示相同或相似的部件。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體實用新型構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本實用新型的一種限制。

根據(jù)本實用新型的總體構(gòu)思，提供一種光圖案化裝置，包括：配光單元，所述配光單元具有入射端面、出射端面和側(cè)表面，所述入射端面和出射端面分別位于所述配光單元的兩端，所述配光單元在所述入射端面和出射端面之間的位置還設(shè)置有一個或更多個側(cè)向?qū)Ч獠?，所述?cè)向?qū)Ч獠坎贾贸梢龑?dǎo)從入射端面入射的一部分光從配光單元的側(cè)表面射出，從入射端面入射的另一部分光從所述出射端面朝向光圖案化裝置的光出射側(cè)射出；和反射單元，所述反射單元布置成接收從所述配光單元的側(cè)表面出射的光并將其朝向所述光圖案化裝置光出射側(cè)反射。

另外，在下面的詳細(xì)描述中,為便于解釋,闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本披露實施例的全面理解。然而明顯地，一個或更多個實施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實施。

圖1-2示意性地示出了根據(jù)本實用新型的一實施例的光圖案化裝置100。該光圖案化裝置100包括配光單元10和反射單元20。配光單元10具有入射端面11、出射端面12和側(cè)表面13。該入射端面11和出射端面12分別位于配光單元10的兩端，所述配光單元10還設(shè)置有一個或更多個側(cè)向?qū)Ч獠?4。所述側(cè)向?qū)Ч獠?4可以位于入射端面11和出射端面12之間的位置處。所述側(cè)向?qū)Ч獠?4布置成引導(dǎo)從入射端面11入射的第一部分光31從配光單元10的側(cè)表面13射出，從入射端面11入射的第二部分光32從所述出射端面12朝向光圖案化裝置100的光出射側(cè)40射出。所述反射單元20布置成接收從所述配光單元10的側(cè)表面13出射的光并將其朝向光圖案化裝置100的光出射側(cè)40反射。作為示例，在設(shè)置多個側(cè)向?qū)Ч獠?4的情況下，多個側(cè)向?qū)Ч獠?4可以沿著從入射端面11至出射端面12的方向依次排布。其中每個側(cè)向?qū)Ч獠烤梢砸龑?dǎo)出具有特定光程的第一部分光31。因此，采用兩個、三個、四個或更多個的側(cè)向?qū)Ч獠?4可以使得從光圖案化裝置100出射的光的圖案更豐富，3維效果更好。

借助于如上所述的光圖案化裝置100，從配光單元10的入射端面11射入的一束光可以被賦予圖案并從光圖案化裝置100的光出射側(cè)40射出。當(dāng)觀察者迎著光圖案化裝置100的光出射側(cè)40(即沿著圖2中示出的x方向)觀察時，可以看到經(jīng)過光圖案化裝置100圖案化的光。從圖2中可以看出，入射端面11入射的第一部分光31經(jīng)由反射單元20的反射而射出光圖案化裝置100，而第二部分光32直接從出射端面12射向光圖案化裝置100的外部。于是，這兩部分光所經(jīng)歷的光程是不同的，第一部分光31經(jīng)歷了更長的光程才從光圖案化裝置100出射。因此，在觀察者看來，第一部分光31和第二部分光32的對比將獲得縱深感，從而在圖案中產(chǎn)生3維效果。

這種方式可以采用簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)3維圖案效果，例如，僅需要在配光單元10的入射端面11前放置一個點光源(如發(fā)光二極管光源)就可以在反射單元20的整個反射區(qū)間上獲得3維圖案效果，從而覆蓋大的視野范圍。

作為示例，側(cè)向?qū)Ч獠?4可以有一個，也可以有多個。在設(shè)置多個側(cè)向?qū)Ч獠?4的情況下，上述第一部分光31可以從配光單元10的側(cè)表面13的多個位置射出，從不同位置射出的光也可以具有不同的光程。這可以進(jìn)一步豐富從光圖案化裝置100出射的光的3維圖案效果。側(cè)向?qū)Ч獠?4可以根據(jù)形成圖案的需要而靈活地布置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)比較復(fù)雜的圖案。

在一示例中，配光單元10可以為光導(dǎo)部件。所謂光導(dǎo)部件，是指主要以全反射方式使光在其內(nèi)部進(jìn)行傳輸?shù)膶?dǎo)光部件。其可以具有各種形狀，例如圓柱形(可稱為導(dǎo)光棒)、長條形(可稱為導(dǎo)光條、燈條)、板形(可稱為導(dǎo)光板)、環(huán)形(可稱為導(dǎo)光環(huán))等等。由于主要采用全反射方式進(jìn)行傳輸，光導(dǎo)部件的光學(xué)效率高，光損失小。

在配光單元10為光導(dǎo)部件的情況下，在大多數(shù)位置，從入射端面11進(jìn)入配光單元10的光能夠被側(cè)表面13全反射向配光單元10的內(nèi)部而不從側(cè)表面13射出。而側(cè)向?qū)Ч獠?4可以位于所述配光單元10的側(cè)表面13上并具有出光表面15(參見圖2a，圖2a為圖2中局部A的非剖視放大圖)，所述出光表面15被定向成使得從入射端面11入射的光的至少一部分在所述出光表面15處的入射角不滿足全反射條件。也就是說，光在出光表面15處的全反射條件被破壞，從而能夠從出光表面15的位置處從配光單元10射出，進(jìn)而射向反射單元20。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所謂全反射條件是指光的入射角大于等于全反射臨界角。全反射臨界角由反射界面兩側(cè)的介質(zhì)的折射率決定。作為示例，所述出光表面15能夠?qū)呐涔鈫卧獌?nèi)部入射于其上的光進(jìn)行偏折。

采用在這種全反射的光導(dǎo)部件上設(shè)置破壞全反射條件的出光表面15的方式，可以準(zhǔn)確地設(shè)置出光位置和提高光學(xué)效率。

在一示例中，出光表面15可與配光單元10的側(cè)表面13形成有夾角，如圖2和圖2a所示。該夾角不為零。這種傾斜的出光表面15有利于改變光的入射角，從而破壞全反射條件。出光表面15與所述配光單元10的側(cè)表面13所成的角度可以根據(jù)配光單元10的折射率、光入射方向、側(cè)表面13的方向等因素來設(shè)定，例如可以為20度至70度之間，比如45度或90度。

在一示例中，所述側(cè)向?qū)Ч獠?4可以由所述配光單元10的側(cè)表面13上的凸起或凹陷形成。雖然圖2和圖2a僅僅示出了凸起形式的側(cè)向?qū)Ч獠?4，但是應(yīng)當(dāng)理解，凹陷形式的側(cè)向?qū)Ч獠?4也是可以的，只要能夠提供相應(yīng)的出光表面15即可。作為示例，如圖2和圖2a所示，所述側(cè)向?qū)Ч獠?4可以呈圍繞所述配光單元10的環(huán)形形式。這有利于實現(xiàn)對稱的圖案。

圖3示出了根據(jù)本實用新型的另一實施例的光圖案化裝置100’。該光圖案化裝置100’包括配光單元10’和反射單元20’。配光單元10’具有入射端面11’、出射端面12’和側(cè)表面13’。該入射端面11’和出射端面12’分別位于配光單元10’的兩端，所述配光單元10’還設(shè)置有一個或更多個側(cè)向?qū)Ч獠?4’。所述側(cè)向?qū)Ч獠?4’布置成引導(dǎo)從入射端面11’入射的第一部分光31從配光單元10’的側(cè)表面13’射出，從入射端面11’入射的第二部分光32從所述出射端面12’朝向光圖案化裝置100’的光出射側(cè)40’射出。所述反射單元20’布置成接收從所述配光單元10’的側(cè)表面13’出射的光并將其朝向光圖案化裝置100’的光出射側(cè)40’反射。其中，側(cè)向?qū)Ч獠?4’具有反射表面16’，所述反射表面16’布置成將從入射端面11’入射的一部分光朝向配光單元10’的側(cè)表面13’反射。經(jīng)過側(cè)表面13’反射的光將從側(cè)表面13’射向反射單元20’，并經(jīng)反射單元20’的反射后射出光圖案化裝置100’。

在一示例中，所述反射表面16’被定向成使得從入射端面11’入射的光的至少一部分在所述反射表面16’處的入射角滿足全反射條件。也就是說，反射表面16’可以利用全反射方式來實現(xiàn)光從配光單元10’至反射單元20’的偏轉(zhuǎn)，從而提高光學(xué)效率。

作為示例，如圖3和圖3a所示，側(cè)向?qū)Ч獠?4’可以由所述配光單元10’的側(cè)表面13’上的臺肩部形成。在圖3a所示的示例中，反射表面16’可以設(shè)置在環(huán)繞出射端面12’的整個環(huán)形區(qū)域上，也可以僅設(shè)置在該環(huán)形區(qū)域的一部分上。雖然在圖3和圖3a中僅示出了一個反射表面16’，但應(yīng)當(dāng)理解，還可以根據(jù)需要而在入射端面11’和出射端面12’之間設(shè)置多個位置不同的反射表面16’(例如以階梯面的形式，參見圖3b)，以豐富出射光的圖案。

在一示例中，所述反射單元20、20’可以具有圍繞所述配光單元10、10’布置的一個或更多個反射面21、21’，用于反射從所述配光單元10、10’的側(cè)表面13、13’出射的光。在圖1的示例中，反射單元20可以包括三個平面形式的反射面21。這種反射單元20的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而緊湊。類似地，在圖3的示例中，反射單元20’也可以包括三個平面形式的反射面21’。然而，這不是必須的，例如反射單元20、20’也可以包括如圖4所示的一個曲面反射面(例如拋物面、橢圓面、雙曲面等曲面)。

作為示例，反射面21的排布形式不限于圖1所示的情形，且反射面21之間的夾角可以是任意的，例如該夾角可以為15度至150度之間的任何角度，如60度、90度等。在圖7a給出的示例中，三個反射面21匯于一點，且它們之間所成的角度均為90度。而在圖1的示例中，三個反射面之間成銳角。作為示例，三個反射面21中兩兩的交線可以交匯(如圖7a所示)，也可以不交匯(如平行)，如圖7b所示。在圖7b的示例中，三個反射面21中兩兩之間的夾角為60度。上述角度均為示例性的，而不用于限定本實用新型。

反射面21不僅可以為平面形式，在一示例中，還可以為曲面形式，例如拋物面、雙曲面、橢圓面等等。作為示例，反射單元20也可以同時包括平面形式的反射面和曲面形式的反射面。反射單元20中的反射面21的個數(shù)可以有一個、兩個、三個、四個、五個或更多個。例如，圖7b的示例中雖然僅僅示出了三個反射面21圍成的封閉結(jié)構(gòu)(截面為三角形)，但是也可以擴(kuò)展成四個反射面21圍成的封閉結(jié)構(gòu)(截面為矩形)、五個反射面21圍成的封閉結(jié)構(gòu)(截面為五邊形)等等。同樣，圖1、圖7a中示出的結(jié)構(gòu)也都可以擴(kuò)展到由更多的反射面21形成的結(jié)構(gòu)。

在一示例中，配光單元10、10’的入射端面11、11’可以設(shè)有光學(xué)準(zhǔn)直單元17。如圖5所示，光在入射到入射端面11上時可以通過光學(xué)準(zhǔn)直單元17來進(jìn)行準(zhǔn)直，從而進(jìn)一步提高光學(xué)效率和削減炫目等不良現(xiàn)象的發(fā)生。類似地，在圖1和圖3中的示例中的入射端面11、11’上均可以設(shè)置光學(xué)準(zhǔn)直單元17。

作為示例，被所述反射單元20、20’反射的光的行進(jìn)方向與光從所述出射端面12、12’射出的方向平行。也就是說，被所述反射單元20、20’反射的光和從所述出射端面12、12’射出的光的出射方向大致相同。這有助于為位于光圖案化裝置100、100’的光出射側(cè)40、40’的觀察者提供更為清晰的圖案。

作為示例，從入射端面11、11’入射的光可以為平行光、發(fā)散光或會聚光。此外，在設(shè)置光學(xué)準(zhǔn)直單元17的情況下，從入射端面11、11’入射的光在進(jìn)入配光單元10、10’內(nèi)部之前還經(jīng)過了光學(xué)準(zhǔn)直單元17的調(diào)整，該調(diào)整可能改變光束的形式，例如可能將發(fā)散光變?yōu)槠叫泄饣驅(qū)⑵叫泄庾優(yōu)闀酃獾鹊取?/p>

作為示例，側(cè)向?qū)Ч獠?4、14’圍繞所述配光單元10、10’的側(cè)表面13、13’對稱地或非對稱地設(shè)置。例如，側(cè)向?qū)Ч獠?4、14’在配光單元10、10’的不同的周側(cè)上可以相互錯位地設(shè)置。

在本實用新型的實施例中，所述配光單元10、10’可以具有任意形狀的橫截面，例如圓形，橢圓形、三角形、矩形、六邊形等等。

作為示例，所述配光單元10、10’可以為一體件，從而簡化制作工藝，且有助于提高光學(xué)效率。例如，配光單元10、10’可以由玻璃、樹脂或塑料材料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。

在一示例中，所述配光單元10、10’的出射端面12、12’可以設(shè)置有光均勻化結(jié)構(gòu)。該光均勻化結(jié)構(gòu)可以使從出射端面12、12’射出的光強(qiáng)更為均勻，其例如包括如散射凸起、條紋或皮紋等散射結(jié)構(gòu)。

本實用新型的實施例還提供了一種用于機(jī)動車輛的照明和/或信號指示設(shè)備，其可以包括：如上述任一實施例所述的光圖案化裝置100、100’以及一個或更多個光源50，所述光源50用于發(fā)出入射到所述配光單元10、10’的入射端面11、11’上的光。圖5中示出光源50以及承載光源50的裝置51(例如印刷電路板等)。

在本實用新型的實施例中，配光單元10、10’與反射單元20、20’可以通過粘合、卡接、螺紋連接等任何本領(lǐng)域已知的連接方式相互連接，或者也可以不相互連接，只要保持兩者的位置即可。

在一示例中，該用于機(jī)動車輛的照明和/或信號指示設(shè)備還可以包括光圖案化裝置陣列200，如圖6a-6c所示。所述光圖案化裝置陣列200可以由多個如上述任一實施例所述的光圖案化裝置100、100’構(gòu)成。圖6a至圖6c示出了光圖案化裝置陣列200中的光圖案化裝置100、100’的三種布置形式。在圖6a和圖6b中均設(shè)有三個光圖案化裝置，而在圖6c中設(shè)置有四個光圖案化裝置。這些布置形式有利于形成客戶的定制圖案。然而，光圖案化裝置陣列200中的光圖案化裝置100、100’的布置形式不限于此，可以根據(jù)實際的需要來任意組合和布置光圖案化裝置100、100’。

在一示例中，所述光圖案化裝置陣列200中的至少兩個光圖案化裝置100、100’可以共享同一光源50。這可以減小功耗。另外，光源50可以直接地設(shè)置在光圖案化裝置100、100’的入射端面11、11’附近，也可以設(shè)置在離入射端面11、11’較遠(yuǎn)的位置而利用光傳導(dǎo)裝置來將從光源發(fā)出的光傳導(dǎo)至入射端面11、11’。該光傳導(dǎo)裝置可以例如是光導(dǎo)部件、棱鏡等本領(lǐng)域中任一形式的已知的光傳導(dǎo)裝置。

根據(jù)本實用新型的實施例的用于機(jī)動車輛的照明和/或信號指示設(shè)備可以包括任何類型的機(jī)動車輛照明燈和/或信號燈，例如前照燈、中央高位剎車燈、轉(zhuǎn)向燈、位置燈、尾部剎車燈等等。

雖然結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本實用新型優(yōu)選實施方式進(jìn)行示例性說明，而不能理解為對本實用新型的一種限制。

雖然本實用新型總體構(gòu)思的一些實施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體實用新型構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本實用新型的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。