本發(fā)明涉及光學照明及指示領域，尤其涉及一種圖案化透鏡、一種光學模塊以及一種照明和/或信號指示設備。

背景技術：

光學照明裝置和信號指示裝置廣泛應用于人們生產生活的各個方面，例如機動車輛的車燈、路燈、廣告燈等等。隨著人們個性化需求的發(fā)展，對于照明裝置和信號指示裝置的視覺效果有了越來越豐富的要求。例如實現光的明暗變化、形成圖案等等。然而由于實現光學照明和/或信號指示功能本身的光學部件(如透鏡等)并不具備這種功能，因此，這往往會導致增加附加的光電調制部件來實現這種功能，使系統(tǒng)復雜化。這可能妨礙燈具設計對于空間緊湊性和結構簡潔性的追求。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種圖案化透鏡、以及具有該圖案化透鏡的光學模塊及照明和/或信號指示設備，其能夠用于生成圖案化的出射光束。

本發(fā)明的實施例提供了一種圖案化透鏡，包括：

透鏡體，在所述透鏡體的至少一側表面上并行設置有多個圖案化單元，

其中，每個圖案化單元能夠對經過所述圖案化單元的光進行獨立地調制以對經過所述圖案化透鏡的光束進行圖案化。

在一實施例中，每個圖案化單元能夠改變經過所述圖案化單元的光的強度或方向。

在一實施例中，所述圖案化單元包括凸起。

在一實施例中，所述凸起具有屈光面或斜坡面。

在一實施例中，所述圖案化單元位于所述透鏡體的光入射側表面上。

在一實施例中，在所述透鏡體的光入射側表面的至少10％的面積上布置有所述圖案化單元。

在一實施例中，在所述透鏡體的光入射側表面的整個面積上布置有所述圖案化單元。

在一實施例中，所述多個圖案化單元覆蓋所述透鏡體的光入射側表面的靠近外周的環(huán)形區(qū)域。

在一實施例中，所述圖案化透鏡包括至少兩種圖案化單元，所述至少兩種圖案化單元對于光的調制作用彼此不同。

在一實施例中，所述圖案化透鏡包括由第一凸起形成的第一種圖案化單元和由第二凸起形成的第二種圖案化單元，所述第一凸起的頂表面的彎曲程度大于所述第二凸起的頂表面的彎曲程度。

在一實施例中，經過所述第一種圖案化單元調制的入射光部分與經過所述第二種圖案化單元調制的入射光部分相比，在從所述圖案化透鏡出射之后具有更低的亮度。

在一實施例中，所述圖案化透鏡包括由第一凸起形成的第一種圖案化單元和由第二凸起形成的第二種圖案化單元，所述第一凸起的頂表面為彎曲表面，所述第二凸起的頂表面為傾斜平面。

本發(fā)明的實施例還提供了一種光學模塊，包括：

光源，配置成發(fā)出光束；

如上述實施例中任一項所述的圖案化透鏡；以及

光引導裝置，配置成將由光源發(fā)出的光束引導至所述圖案化透鏡，

其中，所述圖案化透鏡對來自光引導裝置的光束賦予圖案以形成圖案化的出射光束。

本發(fā)明的實施例還提供了一種用于機動車輛的照明和/或信號指示設備，包括：

如上述實施例中任一項所述的圖案化透鏡或如前述實施例所述的光學模塊。

如本發(fā)明的上述至少一個實施例中所述的圖案化透鏡以及具有該圖案化透鏡的光學模塊和照明和/或信號指示設備，能夠在基本上不改變光學系統(tǒng)結構的情況下實現對于出射光束的圖案化。

附圖說明

圖1示出根據本發(fā)明的一實施例的圖案化透鏡的示意性主視圖；

圖1a示出圖1的a部分的局部放大圖；

圖1b示出如圖1所示的圖案化透鏡的出射圖案；

圖2示出根據本發(fā)明的一實施例的圖案化透鏡的示意性主視圖；

圖2a示出圖2的b部分的局部放大圖；

圖2b示出如圖2所示的圖案化透鏡的出射圖案；

圖3示出根據本發(fā)明的一實施例的圖案化透鏡的示意性主視圖；

圖3a示出圖3的c部分的局部放大圖；

圖3b示出如圖3所示的圖案化透鏡的出射圖案；

圖4示出示例性的圖案化單元；

圖4a示意性地示出圖案化單元的屈光面對于光束的作用。

圖5示出根據本發(fā)明的另一實施例的圖案化透鏡的示意性主視圖；以及

圖6示出根據本發(fā)明的一實施例的光學模塊的示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號表示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構思進行解釋，而不應當理解為對本發(fā)明的一種限制。

根據本發(fā)明的總體構思，提供一種圖案化透鏡，包括：透鏡體，在所述透鏡體的至少一側表面上并行設置有多個圖案化單元，其中，每個圖案化單元能夠對經過所述圖案化單元的光進行獨立地調制以對經過所述圖案化透鏡的光束進行圖案化。

另外，在下面的詳細描述中,為便于解釋,闡述了許多具體的細節(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節(jié)的情況下也可以被實施。

圖1和圖1a示意性地示出根據本發(fā)明的一實施例的圖案化透鏡100。該圖案化透鏡100包括：透鏡體10，在所述透鏡體10的至少一側表面上并行設置有多個圖案化單元20，其中，每個圖案化單元20能夠對經過所述圖案化單元20的光進行獨立地調制以對經過所述圖案化透鏡100的光束進行圖案化。

透鏡是常用的光學部件，例如可以用于光路中實現對光束進行會聚、擴散或準直等等功能。透鏡體通常具有用于接收入射光的光入射側和用于將光束射出的光出射側。根據本發(fā)明的圖案化透鏡100在通常的透鏡的基礎上在透鏡體的表面上設置了圖案化單元20，這些圖案化單元20能夠使圖案化透鏡10在實現透鏡常規(guī)的光學功能的同時對透鏡的出射光束進行調制以在光束中產生圖案。在出射光束中的圖案可以提供豐富的視覺效果，這一方面可以提高觀察者的愉悅程度和出射光束的顯著度，另一方面也可以在出射光束中加載特定的信息。例如，對于機動車輛而言，不同的信號燈或照明燈可以采用具有不同的圖案的光束，這可以增加不同的功能的燈具之間的區(qū)別度。光束中的圖案也可以帶有一些特定的信息，例如生產廠家的名稱、標識等。圖1b、圖2b和圖3b分別示出了由根據本發(fā)明的圖案化透鏡100可能形成的三種圖案示例。從中可以看出，根據本發(fā)明的實施例的圖案化透鏡100可以進行豐富的圖案化。

作為示例，每個圖案化單元20能夠改變經過所述圖案化單元20的光的強度或方向。通過改變光的行進方向，例如將光的會聚或發(fā)散，而使光能量聚集或擴散，也可以改變從圖案化透鏡100出射后的光的強度分布，而形成圖案。

在一示例中，所述圖案化單元20包括凸起。圖4示出了凸起形式的圖案化單元20的示例的示意圖。在圖4中的左邊三個凸起具有屈光面21。屈光面21是指對于光束具有會聚或發(fā)散功能的表面。該屈光面21具有曲面的形狀。

從圖4中可以看出，光束經過屈光面21之后被會聚，然而，這并不意味著當觀察者迎著圖案化透鏡100觀察時與屈光面21位置相對應的出射光束部分的光強一定會增大。這還與觀察者所處的位置有關。根據光學原理可知，當離開屈光面21的會聚光束22經過會聚點23繼續(xù)向前行進時將變?yōu)榘l(fā)散光束24，如圖4a所示。因此，當觀察者的位置相對于圖案化單元20遠于該會聚點23時，觀察者將觀察到發(fā)散光束。當觀察者距離圖案化單元20更遠時，由于這種發(fā)散作用，經過屈光面21的光能將被擴散到較大的面積上，從而使得光的強度降低。因此，在觀察者距離圖案化透鏡100較遠的應用中(例如機動車輛的車燈、路燈等)，在由圖案化透鏡100形成的圖案化的光束中，屈光面21所對應的位置點是光強較弱的點。但本發(fā)明的實施例不限于此，在某些觀察者距離圖案化透鏡100很近的應用中，屈光面21也有可能形成光強較強的點。

在圖4中最右面的凸起具有斜坡面25。該斜坡面25是平面，對經過該斜坡面的光沒有會聚或發(fā)散作用，僅僅是由于光學折射原理而改變了光的方向。該凸起的斜坡面25往往可以用于形成在圖案化的光束中與屈光面21所形成的點形成反差的點(例如光強較強的點)。作為示例，在屈光面21和/或斜坡面25之間還可以有過度面26，用于銜接相鄰的屈光面21和/或斜坡面25。

作為示例，在根據本發(fā)明的圖案化透鏡100中，圖案化單元20的尺寸可以超過入射光波長至少數十倍，例如對于入射光為可見光的情形，圖案化單元20的尺寸可以為毫米量級，例如占據1mmx1mm的區(qū)域、3mmx3mm的區(qū)域或7mmx7mm的區(qū)域等等。這可以避免光學衍射的影響。

作為示例，在根據本發(fā)明的圖案化透鏡100中，圖案化單元20可以位于所述透鏡體10的光入射側表面上。這一方面易于更好地控 制光束的調制，另一方面，由于在應用中，光入射側表面通常位于透鏡的內側，因而這也易于防止圖案化單元20被磨損或腐蝕。但本發(fā)明不限于此，在一些應用中也可以考慮將圖案化單元20設置于透鏡體10的光出射側表面上。

為了在出射光束中形成具有足夠豐富的圖案，作為示例，可以在所述透鏡體10的光入射側表面的至少10％或30％的面積上布置有所述圖案化單元20，或者，甚至在透鏡體10的光入射側表面的整個面積上布置有所述圖案化單元20。

在一示例中，如圖1-3所示，所述多個圖案化單元20可以覆蓋所述透鏡體10的光入射側表面的靠近外周的環(huán)形區(qū)域。這種布置方式對于環(huán)形光源(如布置在圓環(huán)軌跡上的led陣列)最為適合。

在圖1和圖1a所示的示例中，主要采用了一種類型的圖案化單元20，因此，在該圖案化透鏡100的出射光束中形成有均勻的環(huán)形圖案。在圖2和圖2a所示的示例中，采用了至少兩種不同的圖案化單元，即第一種圖案化單元20’和第二種圖案化單元20”。其中，第一種圖案化單元20’和第二種圖案化單元20”均由凸起形成，但形成第一種圖案化單元20’的凸起的頂表面(屈光面)的彎曲程度大于形成第二種圖案化單元20”的凸起的頂表面(屈光面)的彎曲程度。在該示例中，形成第一種圖案化單元20’的凸起對光的會聚能力更強，其焦點比形成第二種圖案化單元20”的凸起更近，如前所述，在觀察者距離圖案化透鏡100較遠的應用中(例如機動車輛的車燈、路燈等)，在由圖案化透鏡100形成的圖案化的光束中，形成第一種圖案化單元20’的凸起所對應的位置點比形成第二種圖案化單元20”的凸起所對應的位置點光強要弱。因此，第一種圖案化單元20’和第二種圖案化單元20”可以形成光強上的反差，從而形成光束中的圖案。

圖3和圖3a所示的示例中，同樣采用了至少兩種不同的圖案化單元，與圖2和圖2a所示的示例類似，但圖案有所不同，其中一種圖案化單元被其它種圖案化單元包圍，用于在光束中形成亮斑。

雖然在上述示例中以頂表面彎曲程度不同的凸起形成不同種類的圖案化單元為例進行了描述，但是本發(fā)明的實施例不限于此，只 要圖案化透鏡包括對于光的調制作用彼此不同的至少兩種圖案化單元，就可以在光束中形成圖案。作為示例，經過一種圖案化單元調制的入射光部分與經過另一種圖案化單元調制的入射光部分相比，可以在從圖案化透鏡出射之后具有更低的亮度。

在一示例中，第一種圖案化單元和第二種圖案化單元也可以分別由頂表面為彎曲表面的凸起(如圖4中左邊三種凸起所示)和頂表面為傾斜平面的凸起(如圖4中最右邊的凸起所示)而形成。這也可以用于形成光強反差以在光束中形成圖案。

圖1b、圖2b和圖3b分別示出了根據本發(fā)明的實施例的三種圖案化透鏡的出射光束的示例性的圖案。其中本發(fā)明的實施例的圖案化透鏡的出射光束中的圖案不限于這些示例。可見，根據本發(fā)明的實施例的圖案化透鏡能夠形成豐富的圖案。

在圖1-圖3的示例中，圖案化透鏡100的中心部分未設置有圖案化單元20，該未設置有圖案化單元20的部分可以具有較高的光通過率。需要說明的是，圖案化透鏡100所形成的圖案化光束中的圖案還與入射光的強度分布(如光源的布置)有關。在圖1b、圖2b和圖3b示出的情形中，光源被布置成環(huán)形的，以與圖案化透鏡100靠近外周部分的圖案化單元相對應。由于在與圖案化透鏡100的中心部分相對應的位置處沒有設置光源，因此在圖1b、圖2b和圖3b中，中心部分為暗區(qū)。然而，本發(fā)明不限于此，例如，可以在中心區(qū)域設置光源，或者以其它方式使圖案化透鏡100的中心部分有足夠的光入射，則在圖案化透鏡100所形成的圖案化光束中，中心部分也可以為亮區(qū)。

雖然在圖1-圖3的示例中圖案化透鏡100具有圓形形狀，但本發(fā)明不限于此，圖案化透鏡100可以具有任何期望的形狀。例如，如圖5所示，圖案化透鏡100可以具有大致梯形的輪廓(從圖案化透鏡100的正前方觀察)。

本發(fā)明的實施例提供了一種光學模塊200，如圖6所示。該光學模塊200可以包括：光源210，配置成發(fā)出光束30；如上述任一實施例所述的圖案化透鏡100；以及光引導裝置220，配置成將由光 源210發(fā)出的光束30引導至所述圖案化透鏡100。圖案化透鏡100可以對來自光引導裝置220的光束30賦予圖案以形成圖案化的出射光束。其中光引導裝置220例如可以為反射鏡、準直器等裝置，用于使光束30更為均勻地入射到圖案化透鏡100上。作為示例，光引導裝置220也可以對光束30進行預先調制，比如使入射到圖案化透鏡100上某些區(qū)域的光具有高于或低于其它區(qū)域的光強度。這可以使圖案化透鏡100所形成的光束中的圖案更為豐富。

本發(fā)明的實施例還提供了一種用于機動車輛的照明和/或信號指示設備，其包括根據上述任一實施例所述的圖案化透鏡或光學模塊。具有上述圖案化透鏡或光學模塊的照明和/或信號指示設備，可以提供更引人注目的照明和/或信號指示光束，也可以在光束中載有個性化的定制信息，例如制造商、銷售商或使用者的標識，或者用于區(qū)分不同照明和/或信號指示功能的特定圖案。

根據本發(fā)明的實施例的圖案化透鏡100例如可以由塑膠、樹脂等透明介質來制造。

采用本發(fā)明的實施例的圖案化透鏡100可以在基本上不改變原有的光學系統(tǒng)結構和光學效率的基礎上對于透鏡的出射光束進行圖案化。由于圖案化單元20可以與透鏡體10在同一步驟中生成，因此，該圖案化透鏡100與采用其它附加的裝置或方式對光束進行圖案化相比，成本較低。

該圖案化透鏡100可以用于各種照明和/或信號指示設備中，如機動車輛前照燈、信號燈等等，也可以例如用于路燈、探照燈等各種燈具中。

雖然結合附圖對本發(fā)明進行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本發(fā)明優(yōu)選實施方式進行示例性說明，而不能理解為對本發(fā)明的一種限制。

雖然本發(fā)明總體構思的一些實施例已被顯示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權利要求和它們的等同物限定。