1.一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述迎賓燈光學元件為距離照射面預(yù)設(shè)間距范圍的光學陣列;所述光學陣列由若干光學組件組成;所述光學組件包括子光源和圓形的光環(huán)生成透鏡;所述子光源為點光源;各光學組件的光環(huán)生成透鏡受光面位于同一平面上;所述子光源的出射光線經(jīng)光環(huán)生成透鏡折射后在照射面上生成圓環(huán)形光斑;當子光源與光環(huán)生成透鏡光軸的相對位置變化時,光學組件生成的圓環(huán)形光斑在照射面上的位置發(fā)生變化;
所述光環(huán)生成透鏡的出光面上設(shè)有i個截面呈鋸齒形狀的同心齒環(huán);齒環(huán)圓心與光環(huán)生成透鏡的圓心重合,各齒環(huán)齒形寬度相同;齒環(huán)的鋸齒形狀中,鋸齒一邊垂直于光環(huán)生成透鏡受光面;鋸齒另一邊為與光環(huán)生成透鏡受光面成角度設(shè)置的斜面邊;
所述同心齒環(huán)各齒環(huán)齒形的計算方法為;設(shè)當子光源光線在第i環(huán)齒形折射時,以i為各齒環(huán)參數(shù)下標,子光源光線在齒形中點處受光面的入射角為αi,在齒形中點處受光面的折射角為βi,在齒形中點處出光面的折射角為γi;設(shè)齒形高度為hi,齒形寬為p,齒形中點到光環(huán)生成透鏡中心軸的徑向距離為ri,齒形斜面與光環(huán)生成透鏡受光面的齒形傾角為θi;光環(huán)生成透鏡材料折射率為n時;
該齒形處各參數(shù)的關(guān)系以公式1表述為;
該齒形處各參數(shù)的關(guān)系以公式2表述為;
由公式1、公式2可知齒形傾角θ以公式3表述為;
設(shè)子光源與光環(huán)生成透鏡受光面的垂直距離為l ,子光源光線經(jīng)光環(huán)生成透鏡折射后在距離WD的照射面上形成半徑為d的光環(huán);
則有公式4;和公式5;
由于各齒環(huán)齒形寬度相同,可得公式6;以及公式7;
至此得知第i環(huán)齒形的ri、hi、θi參數(shù),明確第i環(huán)齒形形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:當要求光學陣列生成四個環(huán)形光斑,且環(huán)形光斑在同一直線上排列并疊加成形如奧迪商標的四環(huán)圖案時,所述光學陣列由緊密排列于同一直線或緊密排列為矩形的四個光學組件組成;各光學組件內(nèi)子光源位置相對光環(huán)生成透鏡光軸進行小幅偏移,使各光學組件產(chǎn)生的環(huán)形光斑在照射面上發(fā)生偏移并疊加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述生成四環(huán)圖案的光學陣列的光學組件還內(nèi)設(shè)遮光板以削減光斑疊加部分的光強;所述遮光板為以不透明吸光材料制作的扇形板;所述遮光板置于光源和光環(huán)生成透鏡受光面之間,扇形遮光板的頂點位于光環(huán)生成透鏡圓心處,扇形遮光板的弧位于兩光學組件相鄰位置的透鏡邊緣處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述扇形遮光板數(shù)量為兩個以上,各扇形遮光板彼此成角度地設(shè)于透鏡受光面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述子光源為半導(dǎo)體激光器或是LED光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述光環(huán)生成透鏡的出光面的齒形坐標點集合的計算方法依次分為以下步驟;
A1、確認所需生成環(huán)形光斑的半徑d和透鏡受光面與照射面之間的距離WD;
A2、按光源出射光的中心波長,確定光環(huán)生成透鏡的材料折射率n的值;
A3、根據(jù)所需生成的環(huán)形光斑數(shù)量,確定組成光學陣列的光學組件數(shù)量,環(huán)形光斑數(shù)即為光學組件數(shù)量;
A4、根據(jù)迎賓燈的尺寸、光學組件數(shù)量來確定光環(huán)生成透鏡的直徑,再根據(jù)實際加工需要確定每個光環(huán)生成透鏡上的各同心齒環(huán)的齒寬p,按各同心齒環(huán)均勻布滿光環(huán)生成透鏡的出光面來進行設(shè)計并計算齒環(huán)數(shù)量i,同時設(shè)定子光源的位置位于光環(huán)生成透鏡的光軸上;
A5、按公式6計算出各同心齒環(huán)截面上齒形斜面中點到透鏡中心軸的距離;
A6、按公式3計算出各同心齒環(huán)截面上齒形的齒形傾角θ;
A7、計算子光源光線在齒形中點處受光面的入射角αi,按公式7計算出各同心齒環(huán)截面上齒形的齒高;
A8、計算光環(huán)生成透鏡出光面的齒形坐標點集合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種產(chǎn)生光環(huán)組合圖案的迎賓燈光學元件及其設(shè)計方法,其特征在于:所述生成四環(huán)圖案的光學陣列的光環(huán)圖案調(diào)整方法依次包括以下步驟;
B1、確認各光學組件內(nèi)子光源初始位的中心發(fā)光矢量沿系統(tǒng)光軸后,調(diào)整各光學組件內(nèi)子光源的位置,使之小幅偏離光環(huán)生成透鏡的光軸,從而讓各光學組件產(chǎn)生的環(huán)形光斑在照射面上發(fā)生偏移并疊加;
B2、微調(diào)各光學組件內(nèi)子光源的位置,使各光學組件產(chǎn)生的環(huán)形光斑在照射面上的疊加范圍達到所需值;
B3、把扇形遮光板彼此成角度地放于透鏡受光面上,扇形遮光板的頂點位于光環(huán)生成透鏡圓心處,扇形遮光板的弧位于兩光學組件相鄰位置的透鏡邊緣處;
B4、調(diào)整扇形遮光板的數(shù)量和位置,使環(huán)形光斑疊加處的光強削減至與環(huán)形光斑其它部位相近或相同;
B5、把扇形遮光板固定于光環(huán)生成透鏡受光面。