[發明專利]頭燈光學系統及其應用的燈具

在審

• 申請號: 202010522003.7
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111609375A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 施淳耀;陳益成
• 申請（專利權）人: 財團法人車輛研究測試中心
• 主分類號: F21S41/141
• 分類號: F21S41/141;F21S41/16;F21S41/255;F21W102/13;F21W107/10;F21Y115/10;F21Y115/30
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明涉及一種頭燈光學系統及其應用的燈具，此頭燈光學系統為使用單一透鏡的一光學系統，包括：一第一入射面；一第二入射面，其環設于所述第一入射面的外圍，所述第二入射面的內緣與所述第一入射面的邊緣相連接，且所述第二入射面具有一傾斜角；以及一出光面，一光源所發出的光線經過所述第一入射面或所述第二入射面折射進入所述光學系統，再經過所述出光面折射后射出。本發明通過在第一入射面外圍環繞設置的傾斜的第二入射面，使亮度更集中，且光源所投射的發光影像邊緣銳利度提升。

技術領域

本發明有關一種光學照明系統，特別是指一種頭燈光學系統及其應用的燈具。

背景技術

近年來，車用系統的發展以安全性、性能與自動輔助駕駛的大方向為大宗，而智能型頭燈會是先進駕駛輔助系統(AdvancedDriverAssistanceSystems，ADAS)的溝通手段之一。先進駕駛輔助系統除了系統間的電子通訊外，還可利用智能型頭燈提供額外的視覺輔助功能，如警示、重要提示等，作為車與人之間直接且快速的溝通方式。舉例來說，公知智能型頭燈利用陣列發光特性的光學設計，并通過對單體照明區域進行明滅控制，能夠實現以多個小面積照明單位模塊組合出符合需求的警示效果。

在光學設計方面，因為智能型頭燈的發光面積較大，同時為了達到避光功能，以及對銳利度進一步的要求。因此，設計上與現有其它的燈具系統相比，難度較高。圖1A所示為單一透鏡30的光路圖。如圖1A所示，當光源發光進入智能型頭燈的透鏡30時，其發射出的發光影像會有像散問題，且對于放大率越大、越邊緣的區域，影像銳利度的影響越嚴重。若以一般透鏡來組成多個區域的孔徑較小的光學系統而言，如圖1B所示，智能型頭燈需要多個輔助的收光透鏡31與投影鏡組32互相搭配。也有如圖1C所示，智能型頭燈運用一次光學元件，如導光條33，對每個LED限縮發光面，再經由投影透鏡34放大投影到前方路面。如圖1C所示，智能型頭燈運用多個光學元件，因此光利用率會較為減損。未來陣列式LED的像素會越來越高、單元越來越小，對于銳利度的要求會進一步提升，以避免互相干擾。然而，公知智能型頭燈并無法達到上述要求。

發明內容

本發明的主要目的在提供一種頭燈光學系統，其在單一透鏡上設置一傾斜面的第二入射面，以對光源所產生的光源影像改善銳利度，進而投射出放大且具有充足銳利度的發光影像。

本發明的另一目的在提供一種頭燈光學系統，其在第一入射面外圍環設連續傾斜的第二入射面，使外圍的光線入射到光學系統的時候被第二入射面折射到較為聚光的方向。

本發明的再一目的在提供一種頭燈光學系統及其應用的燈具，其將采用多晶光源以產生發光圖案，提供智慧燈具更多元的用途，搭配單一透鏡的頭燈光學系統使投射出的光線更亮，及發光影像效果更清晰。

為達上述目的，本發明提供一種頭燈光學系統，其為使用單一透鏡的一光學系統，包括：一第一入射面；一第二入射面，其環設于所述第一入射面的外圍，所述第二入射面的內緣與所述第一入射面的邊緣相連接，且所述第二入射面以一傾斜角相對所述第一入射面傾斜；以及一出光面，一光源所發出的光線經過所述第一入射面或所述第二入射面折射進入所述光學系統，再經過所述出光面折射后射出。

根據本發明的實施例，所述傾斜角為所述第一入射面與所述第二入射面的夾角，其角度范圍為90～180度。

根據本發明的實施例，所述第一入射面為一水平面。

根據本發明的實施例，所述第二入射面為環型的連續曲面。

根據本發明的實施例，所述第二入射面為一傾斜面。

根據本發明的實施例，所述光源為多個發光元件所組成的多晶光源。