[发明专利]一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统的设计方法

说明书

本发明提供了一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统的设计方法，通过对现有的厚壁件的准直孔改为扩散孔，或者将准直面改为扩散面，通过扩散孔、扩散面对光的打散的作用，使得原本准直孔的由于倒角引起暗区的区域被扩散孔打散后的光所覆盖，并且此对暗区的覆盖是经过前期设计的精确计算得出的，所以能很好地改善和解决常规光学结构暗区及不均匀问题。通过前期的一次的理论和模拟微调结合的设计，设计结果更加精确，且无需后期额外附加设计或工艺调整、模具可行性也会极大提高；最终的光学效果也会更可控更均匀。

技术领域

本发明涉及汽车车灯照明技术领域，尤其涉及一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统的设计方法。

背景技术

目前使用厚壁件作为车灯的光学系统是很常见的，但是基于当前制造加工工艺的精度限制，所有厚壁件涉及开孔位置的边缘位置都需留有一定倒角来满足加工需求，上述的开孔通常都是具有准直效果的准直孔用以将各个方向入射至准直孔的光线进行准直成为平行光实现均匀出射，然而一方面上述的该开孔位置的边缘位置留有的倒角会造成准直系统缺陷，打到倒角处的光会折射或打到其他区域，而未准直到对应出光面，使得其对应的出光面区域出现明显的暗区，造成厚壁件均匀性降低的现象，另一方面虽对厚壁件的准直孔进行设计优化将准直孔入光面设计为部分或全部添加圆柱形条纹面，或在准直孔入光面添加皮纹能有所改善均匀性，然而前者的改善方法的添加圆柱形条纹面会存在着由于多个圆柱形条纹面的多级链接导致的不可控的问题，并且相邻的每两个圆柱形条纹面之间还是会有倒角，仍可能会带来暗区及不均匀问题，最终点亮效果仍然存在一定缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统的设计方法，通过对现有的厚壁件的准直孔改为扩散孔，或者将准直面改为扩散面，通过扩散孔、扩散面对光的打散的作用，使得原本准直孔的由于倒角引起暗区的区域被扩散孔打散后的光所覆盖，并且此对暗区的覆盖是经过前期设计的精确计算得出的，所以能很好地改善和解决常规光学结构暗区及不均匀问题。本发明提供一种包含消除倒角处暗区的扩散孔的厚壁件光学系统的设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：在得到车灯造型输入后，由给定的厚壁件宽度和使用光源的数量确定单个准直器宽度s大小，作为一切设计的初始选定基准的光源1的位置D、根据焦距及光源位置D得出的侧壁2、和厚壁件的一次准直结构的宽度t，默认单个准直器宽度s、光源位置D、侧壁2、厚壁件一次准直结构的宽度t为已知参数，厚壁件在车身坐标系X轴的行车方向的最大垂直长度为已知数值，进而得到厚壁件单个准直器的轮廓外形；

步骤二：根据步骤一中已知参数得到F点和G点，在FG连线的中点下方附近预设取点E1，DE1连线为行车方向，预设DE1值；

步骤三：预设CD的取值，由D便得到预设的C的位置，以C为球心，以CE1为半径，做球面，得到球面弧6b’；

步骤四：以得出的球面弧6b’为基础，通过光学折射定律及应用积分原理计算得出扩散面整面6a’；

步骤五：由扩散孔的扩散面的两个端点需要分别位于DF和DG上，得到DF与6a’的交点X1，DG与6a’的交点Y1，扩散面整面6a’中过两个交点X1和Y1的曲面段弧X1Y1为扩散孔入光面6a1，扩散孔入光面6a1为扩散面，过X1做竖直线与球面弧6b’交于A1，过Y1做竖直线与球面弧6b’交于B1，弧A1B1为扩散孔出光面6b1，扩散孔出光面6b1为球面性质的，由此得到扩散孔61，即A1B1Y1X1，扩散孔61为通过预设值得到的第一次的设计结果；

步骤六：已知一次准直结构的宽度t，对于包含一次准直结构的厚壁件的单个准直器的设计，最终精确的结果存在X1Y1长度＝A1B1长度＝一次准直结构的宽度t，由步骤五得到的第一次结果的扩散孔61的X1Y1长度＝A1B1长度＝u，但是其数值u≠一次准直结构的宽度t，数值间存在比例关系，比例系数为(t/u)；