实现动态效果的薄壁光学元件及其制造方法与流程

专利2025-12-17  8


本申请涉及照明,具体地,涉及一种实现动态效果的薄壁光学元件及其制造方法。


背景技术:

1、在现有技术中,厚壁光导通常用于各种灯具,通过全反射作用将led光线从入光面传导到出光面。然而,这种光导方式使得光线在厚壁光导的侧壁上不会泄漏,只能在出光面上形成简单的发光图形。这种设计在美学上较为单一,缺乏细节表现和视觉效果的多样性。

2、现有技术实现车灯的动态点亮,往往需要利用复杂的电子控制和大量的光源数量以及复杂的光学系统来实现,需要较高的成本。

3、现有公开号为cn111306456a的中国专利,公开了一种在厚壁光导上表现图案或文字的组件及方法,包括led灯源和厚壁光导,厚壁光导的侧壁上设有光导光学花纹。该厚壁光导的入光面呈光滑曲面型,厚壁光导的侧面设置有光导光学花纹,光导光学花纹具有全反射功能,光线在厚壁光导中以竖直且小幅度周围扩散的形式进行传播,从而可以将光导光学花纹的特点展示出来,光线经过厚壁光导光学花纹将竖直方向的光进行竖向方向的准直,准直后的光线在厚壁光导中传播。该现有技术通过厚壁光导在使用曲面被准直后的全面反射,从而将光线反射到光学花纹上,最终可以更好充分的展示光学花纹,实现最大限度的利用光源进行全面反射,所以该现有技术可以达到强化自身细节且美观的目的。

4、该现有技术缺点是薄壁光学元件无法实现动态点亮效果,且成像效果较为单一,存在待改进之处。


技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷,本申请的目的是提供一种实现动态效果的薄壁光学元件及其制造方法,旨在通过薄壁件弧形花纹和激光雕刻的皮纹图案实现多角度动态点亮效果,从而克服现有技术的不足。

2、根据本申请提供的一种实现动态效果的薄壁光学元件,包括:薄壁件灯源板、薄壁件灯源以及薄壁件;所述薄壁件后壁设置有薄壁件皮纹图案,所述薄壁件前壁设置有薄壁件弧形花纹;所述灯源发射入射光线进入薄壁件中经过全反射后形成薄壁件皮纹图案传导光线,所述薄壁件皮纹图案传导光线穿过薄壁件弧形花纹形成薄壁件的出射光线;每组所述薄壁件弧形花纹对应的后壁区域由至少2条相同宽度的皮纹图像组成,相邻两条同组所述皮纹图像之间间距相等,任一条薄壁件弧形花纹的弧度r以及宽度完全相同。

3、3、优选地,所述薄壁件后壁的薄壁件皮纹图案是由多组竖条纹状图案组成,所述薄壁件弧形花纹由至少2个圆弧柱状单元组成,观测角度与成像的对应关系通过以下公式得以实现:

4、

5、f为有效焦距,即圆弧曲率中心到平行光线聚焦点的距离;

6、r为薄壁件弧形花纹的曲率半径;

7、n为薄壁件的折射率;

8、

9、d为薄壁件弧形花纹的曲率中心到弧形花纹两端连线的水平最短直线距离;

10、w为薄壁件弧形花纹的宽度;

11、

12、w为单个薄壁件弧形花纹的宽度;

13、a为条纹状皮纹图像的单个条纹宽度;

14、h为薄壁件的厚度;

15、f为单个圆弧柱状单元的有效焦距;

16、d为弧形花纹的曲率中心到弧形花纹的水平最短直线距离;

17、将公式(1)和公式(2)代入公式(3),可以得到薄壁件中各参数之间的关系,如公式(4)所示:

18、

19、当平行光线的入射角度与水平方向夹角为θ时,与垂直薄壁件弧形花纹切面垂直的光线由于入射角等于0°入射进入薄壁件,所以光线角度不会发生变化,光线进入薄壁件后经过薄壁件弧形花纹的曲率中心到达光线汇聚位置,其余光线也会汇聚到该位置附近,光线可以汇聚至相邻组的皮纹图案位置a’,当观测角度与水平方向夹角由0°变化至θ时,汇聚光线位置由a变化至a’,把公式(2)带人至公式(5)中,可以计算得到θ的变化值;

20、

21、θ为入射光线与水平方向夹角的变化值;

22、a为位置中心的变化距离。

23、优选地,所述薄壁件具有全反射功能,所述薄壁件上设置有光源入射面,所述光源入射面处设置有所述灯源;

24、所述入射光线在光源入射面发生折射进入薄壁件,所述入射光线在薄壁件内发生全反射,所述入射光线在薄壁件皮纹图案处发生光线泄露,进而点亮薄壁件皮纹图案。

25、优选地,所述薄壁件皮纹图案雕刻方式为激光雕刻,所述薄壁件皮纹图案材质为磨砂材质;

26、所述薄壁件弧形花纹成型方式为注塑成型或加工成型。

27、优选地,所述灯源为led光源直射进光光学系统,和/或,光导进光的光学系统。

28、优选地,所述灯源共用的薄壁件灯源板为pe/pcb板。

29、优选地,所述薄壁件的材料为有机透明玻璃或者碳酸酯基的高分子聚合物。

30、本申请还提供一种实现动态效果的薄壁光学元件制造方法,包括以下步骤:

31、在所述薄壁件的侧壁上印出薄壁件皮纹图案;

32、在所述薄壁件的入射面处设置灯源;

33、在所述薄壁件皮纹图案的相对面设置薄壁件弧面花纹。

34、优选地,在注塑成型所述薄壁件时,在所述薄壁件侧壁的模具上雕刻与所述薄壁件皮纹图案相配合的花纹。

35、与现有技术相比,本申请具有如下的有益效果:

36、1、本申请通过采用特殊设计的薄壁件,只利用一个零件就可以实现有趣可变的动态点亮效果,达到了极度简化系统的效果。

37、2、本申请通过简易的结构设计,采用特殊设计的薄壁件的弧形花纹及皮纹图案,解决了单个薄壁件只能实现单一点亮效果的问题,达到了随观察角度变化而变化的点亮效果,达到了用极简的光学系统实现整体动态点亮的目的。



技术特征:

1.一种实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,包括:薄壁件灯源板(1),灯源(11)以及薄壁件(2);

2.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述薄壁件(2)后壁的薄壁件皮纹图案(22)是由多组竖条纹状图案组成,所述薄壁件弧形花纹(23)由至少2个圆弧柱状单元组成,观测角度与成像的对应关系通过以下公式得以实现:

3.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述薄壁件(2)具有全反射功能,所述薄壁件(2)上设置有光源入射面(21),所述光源入射面(21)处设置有所述灯源(11),所述薄壁件灯源(11)固定设置在薄壁件灯源板(1)上;

4.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述薄壁件皮纹图案(22)雕刻方式为激光雕刻,所述薄壁件皮纹图案(22)材质为磨砂材质;

5.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述灯源(11)为led光源直射进光光学系统,和/或,光导进光的光学系统。

6.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述灯源(11)共用薄壁件灯源板(1)。

7.如权利要求1所述的实现动态效果的薄壁光学元件,其特征在于,所述薄壁件(2)的材料为有机透明玻璃或者碳酸酯基的高分子聚合物。

8.一种实现动态效果的薄壁光学元件制造方法,其特征在于,用于制造权利要求1-7任一项所述的实现动态效果的薄壁光学元件,方法包括以下步骤:

9.根据权利要求8所述的一种在厚壁光导上表现图案或文字的方法,其特征在于,在注塑成型所述薄壁件(2)时,在所述薄壁件(2)侧壁的模具上雕刻与所述薄壁件皮纹图案(22)相配合的花纹。


技术总结
本申请提供了一种实现动态效果的薄壁光学元件及其制造方法,包括实现动态效果的薄壁光学元件,包括:灯源以及薄壁件;所述薄壁件后壁设置有薄壁件皮纹图案,所述薄壁件前壁设置有薄壁件弧形花纹;所述灯源发射入射光线进入薄壁件中经过全反射后形成薄壁件皮纹图案传导光线,所述薄壁件皮纹图案传导光线穿过薄壁件弧形花纹形成薄壁件的出射光线。本申请通过简易的结构设计,采用特殊设计的薄壁件的弧形花纹及皮纹图案,解决了单个薄壁件只能实现单一点亮效果的问题,达到了随观察角度变化而变化的点亮效果,实现了用极简的光学系统实现整体动态点亮的目的。

技术研发人员:江璐芸
受保护的技术使用者:马瑞利汽车零部件(芜湖)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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