本實用新型涉及光照明及信號指示領域，尤其涉及一種光圖案化裝置以及包含該光圖案化裝置的照明和/或信號指示設備。

背景技術：

隨著技術的發展和社會的進步，人們對于光學照明或信號指示設備的要求不再僅僅限于提供照明或信號指示燈的功能。于是，對于，光學照明或信號指示設備(例如用于機動車輛的車燈)的個性化的需求越來越多，可能需要提供更為豐富的光束圖案和點亮效果。比如，可能期望照明或信號指示光包含某些信息或圖案以滿足個性化定制的要求。現有技術已經提供了在光學照明或信號指示裝置產生圖案的裝置。但在現有的光學照明或信號指示裝置中，尤其是在機動車輛的車燈中，還缺乏能夠對照明或信號指示光進行圖案化的同時形成具有3維光學效應的圖案的裝置。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種光圖案化裝置，其能夠在光束中提供具有3維光學效應的圖案。

本實用新型的目的還在于提供一種照明和/信號指示裝置，其具有該光圖案化裝置，能夠實現具有3維光學效應的點亮效果。

本實用新型的實施例提供了一種光圖案化裝置，包括：

光入射面，所述光入射面位于所述光圖案化裝置的第一側的中心位置，用于接收入射光；

至少一個正向反射單元，所述至少一個正向反射單元位于所述光圖案化裝置的第一側并沿垂直于所述光圖案化裝置的中心軸線的 方向依次布置于所述光入射面和光圖案化裝置的外周緣之間；

至少一個反向反射單元，所述至少一個反向反射單元位于所述光圖案化裝置的與第一側相反的第二側上并沿垂直于所述光圖案化裝置的中心軸線的方向依次布置，其中，所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元布置成將來自光入射面的入射光的至少一部分在所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元之間往復反射；以及

第一光出射面和第二光出射面，所述第一光出射面和第二光出射面位于所述光圖案化裝置的第二側且彼此被一個或更多個反向反射單元隔開，所述第一光出射面和第二光出射面布置成使從光入射面入射的光的至少一部分能夠從所述第一光出射面和第二光出射面透射出所述光圖案化裝置且從所述第一光出射面射出的光和從所述第二光出射面射出的光在所述光圖案化裝置中具有不同的光程。

在一實施例中，所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元中的每一個包括第一反射面和第二反射面，所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元中的每一個對光的反射由第一反射面和第二反射面的相繼反射完成。

在一實施例中，所述第一反射面的方向和所述第二反射面的方向設置成使得經由光入射面射入所述光圖案化裝置的入射光在所述第一反射面和第二反射面上的入射角均滿足全反射條件。

在一實施例中，第一反射面和第二反射面相對于光圖案化裝置的中心軸線的傾角在40度和60度之間。

在一實施例中，第一反射面和第二反射面相對于光圖案化裝置的中心軸線的傾角為45度。

在一實施例中，所述第一光出射面布置成比第二光出射面更靠近所述光圖案化裝置的中心軸線，且所述第一光出射面的位置布置成接收未經所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的入射光部分并使所述入射光部分直接經由所述第一光出射面透射出所述光圖案化裝置，而第二光出射面的位置布置成接收經過所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的光并使經 過所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的光透射出所述光圖案化裝置。

在一實施例中，所述光圖案化裝置還包括第三光出射面，所述第三光出射面布置成比第二光出射面更遠離所述光圖案化裝置的中心軸線并與第二光出射面被一個或更多個反向反射單元隔開，所述第三光出射面的位置也布置成接收經過所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的光并使經過所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的光透射出所述光圖案化裝置，經過第三光出射面出射的光被所述至少一個正向反射單元和至少一個反向反射單元反射的次數多于經過第二光出射面出射的光。

在一實施例中，所述第一光出射面、第二光出射面和第三光出射面與所述光圖案化裝置的中心軸線垂直。

在一實施例中，所述第一光出射面、第二光出射面和第三光出射面與所述光入射面平行。

在一實施例中，所述第二光出射面和第三光出射面具有圓環或多邊形環形狀。

在一實施例中，所述第一光出射面、第二光出射面、第三光出射面和光入射面中的至少一者設有配光結構。

在一實施例中，所述光圖案化裝置的中心軸線穿過所述第一光出射面。

在一實施例中，所述光圖案化裝置是一體的實心部件。

本實用新型的實施例提供了一種照明和/或信號指示設備，其包括：

根據上述任一實施例所述的光圖案化裝置；和

光源，所述光源用于提供從所述光圖案化裝置的光入射面入射的光。

在一實施例中，所述照明和/或信號指示設備還包括位于光源和所述光圖案化裝置之間的光學準直裝置，所述光學準直裝置用于接收和準直來自光源的光并將經過準直的光引導向所述光圖案化裝置的光入射面。

本實用新型的上述技術方案中的至少一個方面能夠通過設有正向反射單元、反向反射單元以及相應的出射面來形成具有不同的光程的光束部分并將其在合適的位置射出光圖案化裝置以形成3維光學效應。

附圖說明

圖1示意性地示出根據本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的側向剖視圖；

圖2示意性地示出根據本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的光入射側的正視圖；

圖3示意性地示出根據本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的光出射側的正視圖；

圖4示意性地示出根據本實用新型的一實施例的光圖案化裝置的側視圖；

圖5示意性地示出根據本實用新型的另一實施例的光圖案化裝置的光出射側的立體圖；和

圖6示意性地示出根據本實用新型的實施例的照明和/或信號指示設備。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型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。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體實用新型構思進行解釋，而不應當理解為對本實用新型的一種限制。

圖1-4示意性地示出根據本實用新型的一實施例的光圖案化裝置100。該光圖案化裝置100包括光入射面10、至少一個正向反射單元、至少一個反向反射單元以及第一光出射面41和第二光出射面42。光入射面10位于所述光圖案化裝置100的第一側(也可稱為光入射側，在圖1中是左側)的中心位置，用于接收入射光50。正向 反射單元20位于所述光圖案化裝置100的第一側并沿垂直于所述光圖案化裝置100的中心軸線1的方向依次布置于所述光入射面10和光圖案化裝置100的外周緣60之間。反向反射單元位于所述光圖案化裝置的與第一側相反的第二側(也可稱為光出射側，在圖1中是右側)上并沿垂直于所述光圖案化裝置100的中心軸線1的方向依次布置。所述正向反射單元和反向反射單元可布置成將來自光入射面10的入射光50的至少一部分在所述正向反射單元和反向反射單元之間往復反射。

在本實用新型的實施例中，第一光出射面41和第二光出射面42位于所述光圖案化裝置100的第二側且彼此被一個或更多個反向反射單元隔開，所述第一光出射面41和第二光出射面42布置成使從光入射面10入射的光的至少一部分能夠從所述第一光出射面41和第二光出射面42透射出所述光圖案化裝置100且從所述第一光出射面41射出的光和從所述第二光出射面42射出的光在所述光圖案化裝置100中具有不同的光程。

在圖2至圖4所示的示例中，三個成矩形環排布(參見圖2)的正向反射單元沿著光圖案化裝置100的徑向由內向外依次布置，可從內側向外側依次稱為第一正向反射單元20a、第二正向反射單元20b和第三正向反射單元20c。相應地，三個成矩形環排布(參見圖4)的反向反射單元沿著光圖案化裝置100的徑向由內向外依次布置，可從內側向外側依次稱為第一反向反射單元30a、第二反向反射單元30b和第三反向反射單元30c。入射光50在進入光圖案化裝置100之后一部分通過第一出射面41直接出射，另一部分照射到第一反向反射單元30a并被第一反向反射單元30a反射至第一正向反射單元20a。被第一正向反射單元20a反射的光一部分從第二光出射面42出射，另一部分被第二反向反射單元30b繼續反射給第二正向反射單元20b，依次類推，被第二正向反射單元20b反射的光還可以被第三反向反射單元30c和第三正向反射單元20c繼續反射，即入射光在進入光圖案化裝置100之后，其至少一部分在上述正向反射單元和反向反射單元的作用下被在光圖案化裝置100的第一側(光入射 側)和第二側(光出射側)之間往復反射。

在上述往復反射的過程中，一部分光可以從位于光圖案化裝置100的第二側上的合適位置處的光出射部，如第一光出射面41、第二光出射面42、第三光出射面43等等。而上述往復反射的過程可以逐漸增加入射光在光圖案化裝置100的光程(即光學路徑長度)，而從各個光出射面出射的光由于被反射的次數不同，也就具有了不同的光程，例如，在圖1所示的示例中，從第一光出射面41出射的光沒有經過上述往復反射(即被反射0次)，在所述光圖案化裝置100中的光程最短，從第二光出射面42出射的光經過了一次往復反射，在所述光圖案化裝置100中的光程較長，而從第三光出射面43出射的光經過了兩次往復反射，在所述光圖案化裝置100中的光程更長，等等。這些具有不同光程的出射光在從光圖案化裝置100中射出之后，可以形成不同層次的出射光，這些不同層次的出射光的對比將產生縱深感，從而組合成具有3維效果的光學圖案。

在此，正向反射單元是指將光通過光圖案化裝置100內部從第一側(光入射側)反射向第二側(光出射側)的光反射單元，而反向反射單元30是指將光通過光圖案化裝置100內部從第二側(光出射側)反射向第一側(光入射側)的光反射單元。在圖1至4的示例中，示出了三個正向反射單元和三個反向反射單元，它們從光圖案化裝置100的中心沿徑向向外逐一布置。然而，本實用新型的實施例不限于此，正向反射單元和/或反向反射單元可以具有其他的個數，例如，可以采用一個、兩個、四個、五個或更多個正向反射單元和/或反向反射單元。

在圖1的示例中示出了三個正向反射單元(即第一正向反射單元20a、第二正向反射單元20b和第三正向反射單元20c)和三個反向反射單元(第一反向反射單元30a、第二反向反射單元30b和第三反向反射單元30c)。入射光50由于這些正向反射單元和反向反射單元的作用而形成了四種出射光，第一出射光51直接從第一光出射面41射出，第二出射光52在經過第一反向反射單元30a和第一正向反射單元20a反射之后從第二光出射面42射出，第三出射光53在經 過第一反向反射單元30a、第一正向反射單元20a、第二反向反射單元30b和第二正向反射單元20b反射之后從第三光出射面43射出，而第四出射光54在經過第一反向反射單元30a、第一正向反射單元20a、第二反向反射單元30b、第二正向反射單元20b、第三反向反射單元30c和第三正向反射單元20c反射之后從第四光出射面44射出。第一出射光51、第二出射光52、第三出射光53和第四出射光54在圖中由不同的箭頭指示，在光圖案化裝置100中具有不同的光程。

在本實用新型的實施例中，位于光圖案化裝置100的第二側上的光出射面不僅限于第一光出射面41和第二光出射面42，也不僅限于第一光出射面41、第二光出射面42和第三光出射面43，而可以設置更多的光出射面。作為示例，第一光出射面41也不一定設置在光圖案化裝置100的第二側上的中心位置，例如可以設置在更靠近第一光出射面41外周緣的位置，只要能夠保證從所述第一光出射面41射出的光和從所述第二光出射面42射出的光在所述光圖案化裝置100中具有不同的光程即可。

作為示例，每個正向反射單元(如第一正向反射單元20a、第二正向反射單元20b和第三正向反射單元20c等)可以包括第一反射面21和第二反射面22，每個正向反射單元對于光的反射可以通過第一反射面21和第二反射面22的相繼反射完成。即，由第一反射面21先接收光并將光反射向第二反射面22，然后再由第二反射面22將光反射離開該正向反射單元。類似地，每個反向反射單元(如第一反向反射單元30a、第二反向反射單元30b和第三反向反射單元30c等)也可以包括第一反射面21和第二反射面22，原理與正向反射單元相同，不再贅述。這種雙反射面的設計有助于控制光線的反射方向，從而減小光圖案化裝置在沿著中心軸線方向上的厚度。

在一示例中，上述第一反射面21的方向和第二反射面22的方向可以設置成使得經由光入射面10射入所述光圖案化裝置100的光在所述第一反射面21和第二反射面22上的入射角均滿足全反射條件。即，該入射角要大于或等于全反射臨界角，全反射臨界角由第 一反射面21和第二反射面22界面兩側的介質的折射率決定。利用全反射方式，可以降低光學損耗，提高光學效率。

作為示例，第一反射面和第二反射面相對于光圖案化裝置的中心軸線的傾角在40度和60度之間，例如為45度。

在一示例中，第一光出射面41可以布置成比第二光出射面42更靠近所述光圖案化裝置100的中心，且第一光出射面41的位置布置成接收未經正向反射單元和反向反射單元反射的入射光部分并使所述入射光部分直接經由第一光出射面41透射出所述光圖案化裝置100，而第二光出射面42的位置布置成接收經過正向反射單元和反向反射單元反射的光并使經過正向反射單元和反向反射單元反射的所述光透射出所述光圖案化裝置100。

需要說明的是，在圖1給出的示例中，光圖案化裝置100的中心軸線1穿過所述第一光出射面41，即第一光出射面41位于光圖案化裝置100的第二側上的中心位置。然而，這不是必須的，例如，第一光出射面41也可以位于偏離光圖案化裝置100的中心的位置，只要滿足從所述第一光出射面41射出的光和從所述第二光出射面42射出的光在所述光圖案化裝置100中具有不同的光程即可。

在一示例中，光圖案化裝置100還可以包括第三光出射面43，所述第三光出射面43布置成比第二光出射面42更遠離所述光圖案化裝置的中心并與第二光出射面42被一個或更多個反向反射單元隔開，所述第三光出射面43的位置也布置成接收經過正向反射單元和反向反射單元反射的光并使經過正向反射單元和反向反射單元反射的所述光透射出所述光圖案化裝置100，從第三光出射面43出射的光被所述正向反射單元和反向反射單元反射的次數多于從第二光出射面42出射的光。作為示例，還可以提供更靠近光圖案化裝置100的外周緣的第四光出射面44等等。

作為示例，第一光出射面41、第二光出射面42和第三光出射面43可以與所述光圖案化裝置100的中心軸線1垂直。這有助于控制從第一光出射面41、第二光出射面42和第三光出射面43出射的各個光的方向。

作為示例，第一光出射面41、第二光出射面42和第三光出射面43可以與所述光入射面10平行。這有助于減小光圖案化裝置100的整體厚度。

作為示例，第二光出射面42和第三光出射面43可以具有圓環或多邊形環形狀，如圖3和圖5所示。相應地，例如，光圖案化裝置100也可以在整體上具有圓形或多邊形的截面形狀。然而，本實用新型的實施例不限于此，第二光出射面42和第三光出射面43還可以具有其它任何形狀，不限于封閉的環形，例如可以具有V形等非封閉的形狀。

在一示例中，所述第一光出射面41、、第二光出射面42、第三光出射面43和光入射面10中的至少一者設有配光結構。所述配光結構是指通過例如散射或衍射等光學原理來調整所輸出的光強分布的光學結構，例如可以包括光學花紋、條紋或具有光學作用的覆蓋層等。

作為示例，所述光圖案化裝置100可以是一體的實心部件。這可以降低制造成本。當然，如果需要，也可以采用本領域已知的任何其他方式來制造該光圖案化裝置100。

本實用新型的實施例還提供了一種照明和/或信號指示設備200，如圖6所示。該照明和/或信號指示設備200包括：如上述實施例中任一項所述的光圖案化裝置100；和光源300，所述光源300用于提供從光圖案化裝置100的光入射面10入射的光。

在一示例中，所述照明和/或信號指示設備200還包括位于光源300和所述光圖案化裝置100之間的光學準直裝置400，所述光學準直裝置400用于接收和準直來自光源300的光并將經過準直的光引導向所述光圖案化裝置100的光入射面10。所述光學準直裝置400例如可以包括曲面反射鏡、透鏡等等。借助于光學準直裝置400，在光入射面10上入射的光可以更接近于平行光，從而提高顯示效果。

照明和/或信號指示設備200可以例如用于LED燈照明設備、白熾燈或熒光燈照明設備等等。

根據本實用新型的照明和/或信號指示設備可以用于車輛的照 明和信號指示，也可以廣泛用于其它照明和/或信號指示領域，例如手電筒，攝影用反光板等等。

雖然結合附圖對本實用新型進行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本實用新型優選實施方式進行示例性說明，而不能理解為對本實用新型的一種限制。

雖然本實用新型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，在不背離本總體實用新型構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本實用新型的范圍以權利要求和它們的等同物限定。