一种光学透镜制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光学透镜，所述光学透镜包括：入射面和出射曲面，所述的出射曲面表面依附着光学微结构，该光学微结构垂直Y轴方向为间距P相等且凸出的相等圆弧结构，水平X轴方向依附光出射曲面延伸，在光学曲面表面形成2.1万多条圆弧波纹，该波纹构成的光学微结构垂直光扩散角在

【技术实现步骤摘要】
一种光学透镜


[0001]本技术涉及一种光学透镜，特别是一种匀化近光灯截止线梯度的光学透镜，尤其适用于机动车的前照灯。

技术介绍

[0002]ECE和SAE法规规定了近光灯截止线梯度值G范围，要求截止线明暗不要太过清晰，但也不能太模糊分辨不清截止线。以欧盟ECE R112右行驶法规标准为例，近光灯光强要求如图1A，III区域扫描光强不超过625cd,如图1B III区域光强P1至P8要求，如图1C为近光灯测试点位示意图，如图1D截止线梯度通过垂直扫描距离V
‑
V水平截止线的1.5L/2.5L3.5L光强，垂直扫描间隔0.01度光强，通过公式G＝(log Eβ
‑
log E(β+0.1
°
))计算截止线梯度值，β为垂直扫描测试的光强，(β+0.1
°
)为垂直扫描β+0.1
°
位置测试光强，法规要求G应大于0.13，并且小于0.4。
[0003]随着LED在汽车前照灯的运用越来越普及，特别是LED远近光一体的球头投射式光学系统，为了追求远光有更高的光强使驾驶员能识别更远的视野，远光中心光强越来越高，由于近光与远光共用光学系统，就会造成近光灯截止线附近特别亮，暗区与亮区在截止线处越来越清晰，导致近光灯的截止线梯度超过法规规定的上限0.4。行业内通过光学设计仿真软件设计球头表面微结构，水平和垂直光扩散来降低截止线梯度值，同时也提升了暗区III区域的光强，对于LED远近光一体的球头投射式光学系统截止线上方暗区III区域存在超标风险，避免对面车道50米驾驶员眼睛即B50L测试点超过法规上限350cd。因此需要一种超微结构的光学透镜来降低近光灯的截止线梯度值，同时又不造成暗区III区域光强超标,需要垂直光扩散角控制在
±
0.2
°
范围内。
[0004]如图2所示为专利技术专利申请号：201380005309.3一种用于机动车辆的光学模块的透镜，通过光学表面垂直方向圆弧之间相切过渡，类似波浪形波纹，水平方向延伸的结构，依附于光学表面上中心区域的垂直方向宽度10％至40％之间范围内，水平方向30％和100％之间延伸。波纹凹凸结构的表面是连续可微分的，从不呈现现任何的角点。在这例子中，幅值a是10微米的数量级，节距P是1毫米，以PMMA材料折射率n＝1.49为例，换算光垂直扩散角至少：
±
sin0‑1(sin(tan0‑1((a/2)/(p/4)))*n)
‑
tan0‑1((a/2)/(p/4))≈
±
0.56
°
。再算上光学曲面表面坡度，实际垂直扩散角比上述换算的更大，暗区III区域的光分配比较多。
[0005]如图3A所示为专利技术专利申请号:201480059886.5用于机动车前照灯的照明设备的光学结构，通过球面微曲面阵列，分割成六角形，或者正方形的格栅点，h高度范围0.5
‑
5um,直径d约1mm，具体实施中规定由光学结构偏转的光通量位于在HH
‑
线之上的1.5
°
和4
°
之间的区域LV2
’
如图3B所示，以提高ECE R112法规要求III区域光强，同时使截止线梯度软化。该微结构主要运用于单独近光灯增加暗区III区域，而且微曲面阵列六角形加工对设备要求高，加工时间长及成本高。
[0006]如图4所示为专利技术专利申请号：201810008567.1光学透镜及车灯，所述的凸透镜外
表面由四边形风格拼接成成，边长为0.1mm
‑
5mm，投射的光型呈现小角度扩散，网格越大，扩散角越大，网格越小，扩散小越小。实施示例,0.8
°×
0.8
°
光斑通过采用边长1mm
×
1mm正方形网格偏光，偏光方向朝左右和垂直方向扩散，形成1
°×1°
光斑，垂直方向的偏光扩散有利于截止线梯度软化。该网格光学曲面通过光学仿真设计将曲面网格化，模芯加工要求加工设备精度高，加工出每个网格的曲面同时还要保留网格之间形成边，对于边长大的网格比较好加工，边长越小加工越困难，网格结构越难成型，而且加工时间长，加工成本高。
[0007]如图5A至5C所示为专利技术专利申请号：201880013213.4用于机动车前照灯的前照灯透镜，在有机玻璃凸曲面依附凸出结构的正弦或余弦波纹延伸，Az不小于0.2um,Az不大于10um,Ws不小于0.1mm,Ws不大于1mm,此类波浪形偏光进行重新混合有利于截止线梯度软化。该正弦或余弦波纹需要加工路径为正弦或余弦方法形成，每条波纹坡度Az越小和Ws越小，每条波纹需加工次数越多，光扩散小就越小，加工难度就大。
[0008]如图6A至6B为专利技术专利申请号：202010420028.6一种汽车前照灯透镜及其设计方法，在光学透镜内平面有高度约1.2um偏焦微结构，主要消除色散问题，同时软化截止线作用。
[0009]如图7A至7B为专利技术专利申请号：202080065724.8三维成型的薄玻璃，薄板玻璃具有三维形状、具有至少一个期望曲率且厚度小于700um，该成型工具的成型表面的区域由等静压细粒石墨制成，通过渗透真空施加压力加热的薄基板玻璃成型相应的弯曲表面，形成表面结构部件的算术平均高度Sa小于30nm，将该成型薄玻璃作为覆盖物层压到塑料光学透镜部件上，消除色散问题，同时软化截止线作用。

技术实现思路

[0010]本技术的一个目的在于提供一种光学透镜，所述光学透镜能够降低近光灯截止线梯度值，可以满足ECE/SAE近光灯法规规定截止线梯度值要求，同时又不影响截止线上方III区域，避免此区域光强过高超标，适用于机动车的前照灯，特别是远近光一体化球头投射式光学系统的近光灯。
[0011]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜为有机玻璃PPMA材料，或者无机透明玻璃，或者透明硅胶材料。
[0012]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜具有一入射面和一出射曲面，所述出射曲面为凸出的异形曲面。
[0013]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜的所述出射曲面也可以是凸出的旋转曲面。
[0014]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜包括一光学微结构，所述光学微结构在Y轴方向覆盖于所述出射曲面的30％
‑
100％，在X轴方向100％覆盖于所述出射面。
[0015]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜的光学微结构具有的多个条状弧面，各所述条状弧面朝Y轴方向排列，且各所述条状弧面的宽度相等，各所述条状弧面的圆弧大小相等。
[0016]本技术一个目的在于提供一种光学透镜，其中所述光学透镜的所述光学微结构的各所述条状弧面的圆弧半径大小范围为0.5mm
‑
2mm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学透镜，用于前照灯，其特征在于，所述光学透镜具有：一出射曲面；和一入射面；其中，所述出射曲面和所述入射面分别被成形于所述光学透镜的不同侧；所述光学透镜还包括一光学微结构，所述光学微结构被可扩散光路地成形覆盖于所述出射曲面；其中，所述光学微结构具有多个条状弧面，各所述条状弧面被可透光地并列成形覆盖于所述出射曲面；其中，所述光学微结构的所述条状弧面在水平方向上向所述出射曲面的两侧延伸，各所述条状弧面在竖直方向上并列排列成形于所述出射曲面；其中，所述光学微结构的各所述条状弧面具有一弧度、一宽度和一深度，各所述条状弧面的所述弧度的半径大小范围为0.5mm
‑
2mm；各所述条状弧面的所述宽度的大小范围为0.002mm
‑
0.01mm；各所述条状弧面的所述深度的大小范围为1nm
‑
4nm，并从所述光学透镜的所述出射曲面中部向上下两侧递增。2.根据权利要求1所述的光学透镜，其中，所述光学微结构的各所述条状弧面在水平方向上100％覆盖于所述出射曲面。3.根据权利要求2所述的光学透镜，其中，所述光学微结构的各所述条状弧面在竖直方向上覆盖于所述出射曲面的30％
‑
100％。4.根据权利要求3所述的光学透镜，其中，所述光学微结构的各所述条状弧面在竖直方向覆盖100％的所述出射曲面。5.根据权利要求1至4任一所述的光学透镜，其中，各所述条状弧面的所述弧度的半径大小为1mm，各所述条状弧面的所述宽度大小为0.003mm。6.根据权利要求5所述的光学透镜，其中，所述光学微结构进一步具有一中部光扩散角和两个边缘光扩散角，所述中部光扩散角被形成于所述出射曲面的中部，所述边缘光扩散角分别被形成于所述出射曲面的上下边缘处。7.根据权利要求6所述的光学透镜，其中，所述光学微结构的所述中部光扩散角于竖直方向上的光扩散角度最大值为
±<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑秋华，张文虎，
申请(专利权)人：上海开腾信号设备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：