一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统技术方案

本发明专利技术提供一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统，包括光源、侧壁、前发光面、扩散孔、扩散面性质的扩散孔入光面、球面或等效近似平面性质的扩散孔出光面、扩散孔侧壁一、扩散孔侧壁二、以及未添加描述的四个倒角。光源位于焦点位置，光源发出的光线来到扩散面，经过扩散面扩散调整后来到球面或等效近似平面，经过球面或等效近似平面后来到前发光面出射。本发明专利技术能将原有系统的准直光线通过扩散孔的对光的扩散和调整作用实现光均匀出射到前发光面，覆盖和解决现有技术的因制造加工工艺精度限制产生的倒角导致的前发光面上的两处暗区和无光线的缺陷，提高厚壁件光学系统的光学均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统
本专利技术涉及汽车车灯照明
，尤其涉及一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统。
技术介绍
厚壁件是一种将光源置于焦点处发光，光线经过后壁区域准直，再通过前表面花纹进行光线扩散，达到均匀显示效果的新型技术，广泛应用于民用高端家轿，前灯、后灯皆有，多用于转向灯、日间行车灯、位置灯、刹车灯等，主要采用LED光源，已经逐渐成为汽车车灯的主要配置。随着车灯潮流趋势，造型的多样性在车灯领域愈加重要，厚壁件在车灯上的应用将会愈发广泛，然而，基于当前制造加工工艺的精度限制，所有厚壁件涉及开孔位置的边缘位置都需留有一定倒角来满足加工需求，上述的开孔通常都是具有准直效果的准直孔用以将各个方向入射至准直孔的光线进行准直成为平行光实现均匀出射，然而一方面上述的该开孔位置的边缘位置留有的倒角会造成准直系统缺陷，打到倒角处的光会折射或打到其他区域，而未准直到对应出光面，使得其对应的出光面区域出现明显的暗区，造成厚壁件均匀性降低的现象，另一方面虽对厚壁件的准直孔进行设计优化将准直孔入光面设计为部分或全部添加圆柱形条纹面，或在准直孔入光面添加皮纹能有所改善均匀性，然而前者的改善方法的添加圆柱形条纹面会存在着由于多个圆柱形条纹面的多级链接导致的不可控的问题，并且相邻的每两个圆柱形条纹面之间还是会有倒角，仍可能会带来暗区及不均匀问题，最终点亮效果仍然存在一定缺陷，上述后者的添加皮纹的改善方法既存在着皮纹质量、皮纹效果的不确定性及最终均匀性的不可控性，也存在着增加工艺和材料成本。并且上述两种方法都会增加模具难度，可能还会存在多次模具和光学设计调整和更改、工时的增加、相应的存在成本增加问题，并且最终效果仍然存在一定缺陷的不可控性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供了一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统，通过用带扩散角的入光面替换原有的准直入光面，对厚壁中心区域光线进行扩散，改善因倒角缺陷造准直系统部分区域无入射光而导致的暗区问题，提高厚壁件整体均匀性，不仅能解决暗区问题提高均匀性，并且通过前期的一次设计、无需后期额外附加设计或工艺调整、模具可行性也会极大提高、最终的效果也会更可控更均匀。本专利技术提供一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统，包括光源和厚壁件，所述光源为二次准直光源，所述厚壁件为二次准直厚壁件，所述二次准直光源位于二次准直厚壁件的焦点位置，所述二次准直厚壁件包括侧壁、前发光面、扩散孔，所述侧壁设置在前发光面的两侧，所述扩散孔设置在侧壁之间，所述扩散孔包括扩散孔入光面、扩散孔出光面、扩散面开孔侧壁一、扩散面开孔侧壁二，所述扩散孔入光面设置在扩散孔的接近光源侧，扩散孔出光面设置在扩散孔的背向光源侧，所述扩散面开孔侧壁一和扩散面开孔侧壁二设置在扩散孔的两侧，所述扩散孔入光面为具有扩散面性质，所述扩散孔出光面为具有球面性质的扩散孔出光面或具有平面性质的扩散孔出光面等效近似平面，所述二次准直光源发出的光线来到扩散孔入光面，经过扩散孔入光面扩散调整后来到球面，经过球面性质的扩散孔出光面后来到前发光面出射；或者二次准直光源发出的光线来到扩散孔入光面，经过扩散孔入光面调整扩散后来到扩散孔出光面等效近似平面，经扩散孔出光面等效近似平面调整来到前发光面出射。进一步改进在于：所述球面性质的扩散孔出光面的球心位置C必须在光源位置D的行车方一面的正方向侧。进一步改进在于：所述光源替换厚壁件为一次准直光源，作为二次准直的光源来源。进一步改进在于：所述扩散孔出光面选择球面性质的扩散孔出光面时，经扩散孔入光面扩散后射出的光线的反向延长线和经过二次准直光源位置D的正前方向直线的交点为球面性质的扩散孔出光面6b的球面球心的位置C，所述从球面性质的扩散孔出光面射出的光线和球面性质的扩散孔出光面上经过点A的切线垂直。进一步改进在于：所述光源为一次准直光源，所述厚壁件为一次准直厚壁件，所述一次准直光源位于焦点位置，所述一次准直厚壁件包括左侧拔模角倾斜面、右侧拔模角倾斜面、左侧侧壁、右侧侧壁、前发光面，所述一次准直厚壁件还包括具有扩散光线性能的变形例扩散面，二次准直时的扩散面在光线行进方向为沿光线行进正向凸起的面，所述变形例扩散面在光线行进方向为沿光线行进正向凹下的面。对于球面时的端点处的扩散角θ不等于采用等效近似平面时的端点处的扩散角θ2，由θ1和θ2满足折射定律：，且：n1为空气的折射率=1，n2为厚壁件的介质折射率，n2＞n1，得：。扩散角θ1和θ2范围宜控制在5°以内。无论对于采用球面的扩散孔出光面或者是扩散孔出光面等效近似平面，都具有扩散角在越靠近扩散孔的对称中心位置其扩散角度越小、越靠近扩散孔两侧端点的A点或B点位置的扩散角度越大，靠近两侧的扩散角度越大则扩散性越好，越有助于解决
技术介绍
的暗区问题，越靠近扩散孔的对称中心位置的扩散角度越小则在光学设计和工程实际上默认为其仍具有准直作用，由中间位置的扩散角小，即近似准直，使得所述厚壁件仍能满足法规的亮度和均匀性要求。所述光源可以是红色的光源以实现尾灯位置灯或尾灯制动灯功能，可以为白色的光源以实现日间行车灯、前灯位置灯或倒车灯功能，可以是黄色的光源以实现转向灯功能。所述厚壁件的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯（即PMMA）或聚碳酸酯（即PC）。本专利技术的有益效果是：能解决暗区问题，提高均匀性和光效；并且通过前期的一次的理论和模拟微调结合的设计，设计结果更加精确，且无需后期额外附加设计或工艺调整、模具可行性也会极大提高；最终的光学效果也会更可控更均匀。附图说明图1是本专利技术的第一实施例的包含扩散孔出光面为球面的扩散孔的厚壁件光学系统的剖视图。图2是现有技术的包含二次准直的光学结构的厚壁件光学系统的剖视图。图3是本专利技术的第一实施例的厚壁件光学系统所包含的扩散孔出光面为球面的扩散孔的光学设计原理图。图4是本专利技术的第一实施例的包含扩散孔出光面采用扩散孔出光面等效近似平面的扩散孔的厚壁件光学系统的剖视图。图5是本专利技术的第一实施例的厚壁件光学系统所包含的扩散孔出光面采用扩散孔出光面等效近似平面的扩散孔的光学设计原理图。图6是本专利技术的第一实施例的采用扩散孔出光面等效近似平面的扩散孔的局部放大图。图7是现有技术的包含一次准直的光学结构的厚壁件光学系统的剖视图。图8是本专利技术的消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统及其扩散孔设计方法的用于一次准直的剖视图。图9是现有技术入光准直面和本专利技术的扩散面的对比图。图10是本专利技术的消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统及其扩散孔设计方法的用于一次准直的设计原理示意图。图11是本专利技术的图10的局部放大图。图12是现有技术的点亮模拟效果图。图13是本专利技术的点亮模拟效果图。其中：1-二次准直光源；2-侧壁；3-前发光面，6-扩散孔；6a-扩散孔入光面；6b-扩散孔出光面；6c-扩散孔出光面等效近似平面；6d-扩散孔侧壁一；6e本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统，包括光源和厚壁件，其特征在于：所述光源为二次准直光源（1），所述厚壁件为二次准直厚壁件（81），所述二次准直光源（1）位于二次准直厚壁件（81）的焦点位置，所述二次准直厚壁件（81）包括侧壁（2）、前发光面（3）、扩散孔（6），所述侧壁（2）设置在前发光面（3）的两侧，所述扩散孔（6）设置在侧壁（2）之间，所述扩散孔（6）包括扩散孔入光面（6a）、扩散孔出光面、扩散面开孔侧壁一（6d）、扩散面开孔侧壁二（6e），所述扩散孔入光面（6a）设置在扩散孔（6）的接近光源侧，扩散孔出光面设置在扩散孔（6）的背向光源侧，所述扩散面开孔侧壁一（6d）和扩散面开孔侧壁二（6e）设置在扩散孔（6）的两侧，所述扩散孔入光面（6a）为具有扩散面性质，所述扩散孔出光面为具有球面性质的扩散孔出光面（6b）或具有平面性质的扩散孔出光面等效近似平面（6c），所述二次准直光源（1）发出的光线来到扩散孔入光面（6a），经过扩散孔入光面（6a）扩散调整后来到球面，经过球面性质的扩散孔出光面（6b）后来到前发光面（3）出射；或者二次准直光源（1）发出的光线来到扩散孔入光面（6a），经过扩散孔入光面（6a）调整扩散后来到扩散孔出光面等效近似平面（6c），经扩散孔出光面等效近似平面（6c）调整来到前发光面（3）出射。/n...

【技术特征摘要】
1.一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统，包括光源和厚壁件，其特征在于：所述光源为二次准直光源（1），所述厚壁件为二次准直厚壁件（81），所述二次准直光源（1）位于二次准直厚壁件（81）的焦点位置，所述二次准直厚壁件（81）包括侧壁（2）、前发光面（3）、扩散孔（6），所述侧壁（2）设置在前发光面（3）的两侧，所述扩散孔（6）设置在侧壁（2）之间，所述扩散孔（6）包括扩散孔入光面（6a）、扩散孔出光面、扩散面开孔侧壁一（6d）、扩散面开孔侧壁二（6e），所述扩散孔入光面（6a）设置在扩散孔（6）的接近光源侧，扩散孔出光面设置在扩散孔（6）的背向光源侧，所述扩散面开孔侧壁一（6d）和扩散面开孔侧壁二（6e）设置在扩散孔（6）的两侧，所述扩散孔入光面（6a）为具有扩散面性质，所述扩散孔出光面为具有球面性质的扩散孔出光面（6b）或具有平面性质的扩散孔出光面等效近似平面（6c），所述二次准直光源（1）发出的光线来到扩散孔入光面（6a），经过扩散孔入光面（6a）扩散调整后来到球面，经过球面性质的扩散孔出光面（6b）后来到前发光面（3）出射；或者二次准直光源（1）发出的光线来到扩散孔入光面（6a），经过扩散孔入光面（6a）调整扩散后来到扩散孔出光面等效近似平面（6c），经扩散孔出光面等效近似平面（6c）调整来到前发光面（3）出射。


2.如权利要求1所述的一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼木，
申请(专利权)人：马瑞利汽车零部件芜湖有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34