一种地毯灯及车辆的制作方法

1.本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种地毯灯及车辆。


背景技术：

2.随着汽车地毯灯的应用更加普及，车厂和消费者对汽车地毯灯的要求也越来越高，要求地毯灯能够投影更大图案（如2m长），但是图案过大后也伴随着一些缺陷。由于空间或安装限制的原因，想获得大尺寸图案，地面上的投影图案只能通过斜向投影成形，但是当其安装于汽车后视镜或者门槛上的地毯灯向地面倾斜照射时，因其光轴与地面夹角小（如30
°
），所以，投影图案出现近端亮度高、远端亮度低的图案照度的不均匀问题。参见附图1-4，如图1所示的一种传统地毯灯，沿光轴方向依次包含：光源组件1、聚光透镜组件2、菲林组件4、成像组件5。光源1发出的照明光束经过准直照明组件2后，形成照度均匀的准直光斑并经过菲林组件和成像组件5后放大成像后，最终照在地面上，光路传播如图2所示。如图3所示，传统地毯灯在垂直于光轴的像面上的照度分布是均匀的，但是因为倾斜照射，相同垂直于光轴的像面上的照度投影到地面的面积发生变化，最终导致出现近端亮度高、远端亮度低的情况，如图4所示。
3.实用新型专利号cn207146280u也公开了一种汽车迎宾灯。该实用新型的一种汽车迎宾灯，包括灯部件、微反射镜阵列和棱镜，该灯部件发出的光线依次通过微反射镜阵列和棱镜发射出去形成光线图案，该实用新型还包括积分棒和增亮膜。其入射光线与微反射镜阵列之间的夹角为30-60
°
，该夹角的取值范围使得安装于底盘任意位置上的迎宾灯，都能使光线图案落在汽车周身的合理位置；灯部件沿积分棒的中轴线到微反射镜阵列的距离为50mm，该50mm的距离取值使得地面上形成的光线图案满足亮度要求。该申请中可以达到光轴与地面的夹角较小且图案相对均匀，但模组体积大、成本高、且结构复杂。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种地毯灯及车辆。
5.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种地毯灯，斜照于物体表面以形成投影图案，所述投影图案包括近灯端和远灯端，包括光源组件、聚光透镜组件、偏折透镜组件、菲林组件及成像组件；所述聚光透镜组件设置在光源组件的光路下游，所述偏折透镜组件设置在聚光透镜组件的光路下游，所述菲林组件设置在偏折透镜组件的光路下游，所述成像组件设置在菲林组件的光路下游；所述偏折透镜组件对通过聚光透镜组件的光线向预设偏折方向进行偏折，光线的偏折角度按预设偏折方向渐进增大且部分光线被偏折出所述菲林组件对光线的接收范围外；所述偏折透镜组件对光线的偏折使得所述投影图案越接近近灯端的光照度减少量越大。
6.作为一种可实施方式，所述偏折透镜组件为偏折透镜；所述偏折透镜包括偏折面，所述偏折面包括依次连接的无偏折区、偏折区和过偏折区；所述无偏折区对光线偏折的偏折角度等于零；以无偏折区与偏折区的分界线为起始分界线，以偏折区与过偏折区的分界线为结束分界线；所述偏折区对光线偏折的偏折角度自起始分界线至结束分界线渐进增大；所述过偏折区对光线偏折的偏折角度不小于所述偏折区对光线偏折的偏折角度的最大值。
7.作为一种可实施方式，将所述偏折面距离物体表面的最近点记作s点，将所述s点距离物体表面的高度记作h，则有：200mm ≤h≤1500mm。
8.作为一种可实施方式，所述偏折透镜还包括非偏折面；所述偏折面为曲面，所述非偏折面为平面、曲面、弧面或微透镜阵列面。
9.作为一种可实施方式，所述聚光透镜组件中透镜的数量至少为1个。
10.作为一种可实施方式，所述光源组件的光轴与物体表面之间的角度为θ，且15
°
≤θ＜90
°
。
11.作为一种可实施方式，所述聚光透镜组件包括照明镜组；光线通过照明镜组形成准直且均匀的光线。
12.作为一种可实施方式，所述成像组件包括成像透镜，所述成像透镜的数量至少为1个。
13.作为一种可实施方式，所述聚光透镜组件、所述偏折透镜组件及所述成像组件中透镜的材料为塑料或玻璃。
14.一种车辆，包括以上所述的地毯灯。
15.本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明通过偏折透镜组件对光线进行偏折，越是接近远灯端的光线向近灯端方向的偏折角度越小，越是接近于近灯端的光线向近灯端方向的偏折角度越大；随着越接近于远灯端光线的偏折角度越大，并且还有一定比例的光线的偏折后超出菲林组件的范围，无法通过菲林组件进入成像透镜，但是能够使得最终的投影图案仍是完整的。通过菲林组件后形成菲林图案，越是远灯端的单位菲林图案的光通量减少量越小，越是近灯端的单位菲林图案的光通量减少量越大的情况；进而形成越是远灯端的单位虚拟图案的光通量减少量越小，越是近灯端的单位虚拟图案的光通量减少量越大的情况；最终可使越是远灯端的单位投影图案的光照度减少量越小，越是近灯端的单位投影图案的光照度减少量越大，使近灯端的单位投影图案和远灯端的单位投影图案的光照度比例趋近，达到完整投影图案更均匀的效果。
16.另外，本发明地毯灯的投影图案均匀性良好，且投影图案清晰度高；尺寸小、结构简单、容易加工、成本低、适合规模化生产。
17.附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是背景技术中传统地毯灯的结构示意图。
20.图2是背景技术中传统地毯灯的光路传播示意图。
21.图3是背景技术中传统地毯灯的垂直于光轴的像面上的照度分布示意图。
22.图4是背景技术中传统地毯灯的与光轴成一定夹角的地面投影图案的照度分布示意图。
23.图5是实施例1的整体结构示意图。
24.图6是实施例1的光路传播示意图。
25.图7是实施例1中偏折透镜组件的结构示意图。
26.图8是-图10为其他实施例中偏折透镜组件的结构示意图。
27.图11是实施例1地毯灯的垂直于光轴的像面上的的照度分布示意图。
28.图12是实施例1地毯灯的地面投影图案的照度分布示意图。
29.图13是模拟出的本发明地毯灯与传统的地毯灯的投影图案照度均匀性数据对比示意图。
30.附图中的标号说明：1、光源组件；2、聚光透镜组件；3、偏折透镜组件；4、菲林组件；5、成像组件；31、光线入射面a；32、光线射出面a；33、光线入射面b；34、光线射出面b；35、光线入射面c；36、光线射出面c；37、光线入射面d；38、光线射出面d；101、近灯端；102、远灯端；106、物体表面；108、虚拟图案；109、投影图案。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
32.实施例1：一种地毯灯，如图5-13所示，斜照于物体表面106以形成投影图案109，投影图案包括近灯端101和远灯端102，地毯灯包括光源组件1、聚光透镜组件2、偏折透镜组件3、菲林组件4及成像组件5；聚光透镜组件2设置在光源组件1的光路下游，偏折透镜组件3设置在聚光透镜组件2的光路下游，菲林组件4设置在偏折透镜组件3的光路下游，成像组件5设置在菲林组件4的光路下游；偏折透镜组件3对通过聚光透镜组件2的光线向预设偏折方向进行偏折，光线的偏折角度按预设偏折方向渐进增大且部分光线被偏折出菲林组件4对光线的接收范围外；偏折透镜组件3对光线的偏折使得投影图案越接近远灯端102的光照度减少量越大。
33.本发明中，将垂直于光轴上的图案称为虚拟图案108（实际上图6中虚拟图案的截面应当是弧度很小的圆弧形，本发明为了偏于阐述和理解，将圆弧近似为直线，这种改动不影响实际结果），将地面上投影成型的图案称为投影图案。通常而言，一个完整的图案可视为由若干单位图案组成，由于虚拟图案与投影图案在客观上是对应的，故而各单位虚拟图
案与单位投影图案也是对应的；当地毯灯正常垂直投影时，物体表面与虚拟图案是平行的，地毯灯与地面距离不变，故单位虚拟图案与单位投影图案的面积比例是相同或近乎相同的；垂直于光轴的虚拟图案的各单位虚拟图案的光通量是一致的，故而最终与各单位虚拟图案对应的各单位投影图案的光照度也是一致的，完整投影图案整体上看比较均匀的。但是当地毯灯倾斜投影时，比如图6的角度，因为物体表面与虚拟图案成一定夹角的，故每个单位虚拟图案对应的单位投影图案的面积大小不一致，越是远灯端的单位虚拟图案对应的单位投影图案的面积就越大，反之越是近灯端的单位虚拟图案对应的单位投影图案的面积就越小；由于垂直于光轴的虚拟图案的各单位虚拟图案的光通量是一致的，故而导致越是远灯端的单位投影图案的光照度越小，越是近灯端的单位投影图案的光照度越大。使得完整投影图案整体上看近灯端很亮，远灯端很暗，很不均匀。需要知道的是，投影图案具有近灯端和远灯端，同样的，可以认为虚拟图案、偏折透镜、菲林组件与投影图案对应的位置同样具有近灯端和远灯端。
34.在本实施例中，加入偏折透镜组件3的作用是重新分配不同位置的单位虚拟图案108的光通量，使近灯端101的单位投影图案和远灯端102的单位投影图案的光照度比例趋近，也即可使投影图案各处的光照度更均匀，使得完整的投影图案从整体上来看亮度更均匀的。因此，偏折透镜组件3的作用更进一步讲就是减小近灯端的单位虚拟图案108的光通量，且越是近灯端的单位虚拟图案108的光通量减少量越大，越是远灯端的单位虚拟图案108的光通量减少量越小甚至不减少，那么完整投影图案整体上看亮度也更均匀。
35.光源组件1发光后，光线进入聚光透镜组件2中形成照度均匀的准直光斑，准直光斑再入射至偏折透镜组件3中，通过设置在菲林组件4光路上游的偏折透镜组件3对入射的光线进行偏折，越是接近远灯端的光线向近灯端方向的偏折角度越小，越是接近于近灯端的光线向近灯端方向的偏折角度越大；随着越接近远灯端光线的偏折角度越大，并且由于偏折的作用，一定比例的光线被偏折出菲林组件4的接收范围，这部分光线将无法通过菲林组件4进入到成像组件5中，而其他剩余光线都进入至菲林组件4中形成菲林图像。由于偏折透镜组件3的光线偏折作用使得越是远灯端的单位菲林图案的光通量减少量越小，越是近灯端的单位菲林图案的光通量减少量越大（这种对比是有偏折透镜组件3时与无偏折透镜组件3时的方案在对比）；进而形成越是远灯端的单位虚拟图案108的光通量减少量越小，越是近灯端的单位虚拟图案108的光通量减少量越大；最终可使越是远灯端102的单位投影图案109的光照度减少量越小，越是近灯端101的单位投影图案109的光照度减少量越大，使近灯端101的单位投影图案109和远灯端102的单位投影图案109的光照度比例趋近，达到完整投影图案109更均匀的效果。
36.本实施例中，偏折透镜组件3为偏折透镜；偏折透镜包括偏折面，偏折面包括依次连接的无偏折区、偏折区和过偏折区；无偏折区对光线偏折的偏折角度等于零；以无偏折区与偏折区的分界线为起始分界线，以偏折区与过偏折区的分界线为结束分界线；偏折区对光线偏折的偏折角度自起始分界线至结束分界线渐进增大；过偏折区对光线偏折的偏折角度不小于偏折区对光线偏折的偏折角度的最大值。
37.结合附图5和附图6进行说明：将偏折面距离物体表面106的最近点记作s点，最远点记作t点，以无偏折区与偏折区的分界线为起始分界线，此起始分界线与偏折面的交点记作a点，以偏折区与过偏折区的分界线为结束分界线，此结束分界线与偏折面的交点记作b
点，则sa段对光线偏折的角度等于0，在此，确切的说是趋近于零，当然等于零最好，但是在实际实施例并不是会等于0，而是存在一定的误差，比如说小于2度或者小于1度。ab段对光线偏折的偏折角度则从a点至b点渐进增大，bt段对光线偏折的角度则从b点至t点渐进增大且此偏折角度不小于ab段对光线偏折的偏折角度，bt段属于过偏折区，此部分将光线直接偏折出菲林组件4对光线的接收范围外。
38.另外，在一个具体实施例中，假如以s点为坐标原点，光轴记作y’轴，x’轴正方向指向远离水平面的方向，则在x’轴正方向上，则偏折区对入射光线的偏折角度α渐进增大，则有0
°
≤α≤35
°
。
39.在具体的实施例中，将s点距离物体表面106的高度记作h，则有：200mm≤h≤ 1500mm。在实践过程中，此高度为最优高度，当然其他高度也是可以实现，但是技术效果并不如此高度范围的效果好。
40.在本实施例中，偏折透镜还包括非偏折面，光线入射面a31为非偏折面，光线射出面a32为偏折面，其中非偏折面为平面，偏折面为曲面，如图7所示。
41.在其他实施例中，光线入射面为偏折面，光线射出面为非偏折面，其中偏折面为曲面，非偏折面为平面、曲面、弧面或微透镜阵列面中的一种，具体的结构也可以参考附图8至附图10所示。
42.附图8为本发明的偏折透镜的一种结构，光线入射面b33为偏折面，光线射出面为b34非偏折面，其中偏折面为曲面，非偏折面为平面。
43.附图9也为本发明的偏折透镜的一种结构，光线入射面c35为偏折面，光线射出面为c36非偏折面，其中偏折面为曲面，非偏折面为自由曲面。
44.附图10也为本发明的偏折透镜的一种结构，光线入射面d37为偏折面，光线射出面为d38非偏折面，其中偏折面为曲面，非偏折面为微透镜阵列面。
45.在本实施例中，聚光透镜组件中透镜的数量为1个，实际可以根据需要进行设置，比如还可以为2个、3个、4个、5个或者更多。
46.在本实施例中，聚光透镜组件2包括照明镜组；光线通过照明镜组形成准直且均匀的光线。在本发明中，聚光透镜的作用是将光线转换成照度均匀的准直光斑，聚光透镜的特性都满足此条件即可，在此对聚光透镜的形状等不做限定。
47.在一个实施例中，光源组件1的光轴与物体表面106之间的角度为θ，且15
°
≤θ＜90
°
由于本发明的地毯灯是斜照于物体表面106，因此θ不为90度。
48.在本实施例中，成像组件5包括成像透镜，成像透镜的数量为1个，实际可以根据需要进行设置，比如还可以为2个、3个、4个、5个或者更多。
49.在本实施例中，聚光透镜组件2、偏折透镜组件3及成像组件5中透镜的材料为塑料或玻璃，当然，实际还可以根据需求选择其他材质的透镜。
50.基于传统地毯灯和本发明的地毯灯，绘制出来照度分布示意图，传统地毯灯可参见附图3-4所示，本实施例可参见附图11-12所示。另外，还通过模拟计算得到本发明地毯灯与传统的地毯灯投影图案照度均匀性数据，如下表所示，并根据下表绘制出图13的投影图案照度均匀性数据对比示意图。以近灯端101为投影图像的起始点，从起始点开始，在投影图案100mm的位置处，本发明地毯灯和传统地毯灯的照度均匀都为100%；在投影图案500mm的位置处，本发明地毯灯的照度均匀度为88%，传统地毯灯的照度均匀度为34%；在投影图案
1000mm的位置处，本发明地毯灯的照度均匀度为43.3%，传统地毯灯的照度均匀度为14.6%；在投影图案1500mm的位置处，本发明地毯灯的照度均匀度为25%，传统地毯灯的照度均匀度为8.5%；在投影图案2000mm的位置处，本发明地毯灯的照度均匀度为18.7%，传统地毯灯的照度均匀度为5.9%。通过对比，在投影图案各个位置处，本发明地毯灯的照度均匀度比传统地毯灯都有明显的提升。uniformity(100%)b1@100mmb2@500mmb3@1000mmb4@1500mmb5@2000mm本发明的地毯灯100.0