[发明专利]车辆外部照明装置

说明书

一种用于车辆外部灯的定向照明装置包括光源的阵列和成像波导，成像波导包括输入表面和反射端。相对的引导表面被布置为将来自输入表面的输入光引导到反射端并且在反射端处反射之后沿着波导往回引导，波导被布置为当输入光在反射之后沿着波导被往回引导时提取输入光并且使提取的光通过第一引导表面离开。反射端在侧向跨波导的方向上具有正光功率，并且波导被布置为根据光源在侧向跨波导的方向上的输入位置来将提取的光导引到分布在侧向方向上的各自的输出照明方向上。薄型高明亮度及高效率的可控定向车辆前灯被提供。

技术领域

本公开大体上涉及来自光调制装置的照明(illumination)，并且更具体地涉及用于提供用于在包含车辆外部灯的照明系统中使用的窄角照明的光学堆叠，车辆外部灯包含前灯、倒车灯、雾灯、指示器和其他车辆灯。

背景技术

用于环境灯光(诸如汽车前灯、建筑灯光、商业灯光或家用灯光)的照明系统可以提供窄定向光输出分布(例如借助于聚焦光学器件来提供光斑效应)，或者可以实现广定向光输出分布(例如借助于漫射光学器件)。

用于外部车辆前灯的光束切换控制可以实现车辆前面的被照明区域的一些控制。例如，在近光光束轮廓和全光束轮廓之间切换的前灯在道路和路缘特征保持照明时，对于迎面而来的车辆减少目眩。自适应光束控制系统可以产生照明区域的提高的控制和限定。在一种类型的已知的自适应光束控制前灯中，来自光源的光被微镜阵列偏转到投影透镜的孔径中，投影透镜投影到道路上。

在如通过引用整个地被并入本文的美国专利No.8,985,810中描述的另一已知的定向照明设备中，微型LED阵列被对准到折反射光学元件阵列。来自每个微型LED的光被导引到各自的光束方向上。

在已知的显示器中，背光源被提供有光学波导，以使得来自LED阵列的光被导引到波导的边缘。从波导逸出的光以基本上均匀的照明被朝向透射空间光调制器导引。用于定向显示器背光源(如自动立体显示器或隐私显示器)的成像波导的实施方案在美国专利No.9.519,153中和美国专利No.10,054,732中被描述，这两篇专利都通过引用整个地被并入本文。成像波导的这样的实施方案在显示器的前面提供LED阵列的图像。将眼睛放在LED(光学窗口)的图像中的观察者在整个空间光调制器上看见基本上均匀的图像。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供一种用于车辆外部灯的定向照明装置，定向照明装置包括：光源的阵列；以及波导，波导包括：输入表面；反射端；以及第一引导表面和第二引导表面，第一引导表面和第二引导表面在输入表面和反射端之间延伸，其中阵列的光源被布置为通过输入表面将光输入到波导中，并且被设置在侧向跨波导的方向上的不同的输入位置处；并且相对的第一引导表面和第二引导表面被布置为将来自输入表面的输入光引导到反射端并且在反射端处反射之后沿着波导往回引导，波导被布置为当输入光在反射端处反射之后沿着波导被往回引导时提取输入光并且使提取的光通过第一引导表面离开；并且反射端在侧向跨波导的方向上具有正光功率(optical power)，并且波导被布置为根据光源在侧向跨波导的方向上的输入位置来将提取的光导引到分布在侧向方向上的各自的输出照明方向上。有利地，可寻址光锥阵列可以在薄型结构中并且以低成本被提供具有高效率。

第一引导表面可以被布置为通过全内反射来引导光，并且跨波导的区域，第二引导表面可以包括：至少一个光提取特征，至少一个光提取特征被布置为当输入光在反射端处反射之后沿着波导被往回引导时通过使输入光偏转到使偏转的光通过第一引导表面离开的方向上来提取输入光；以及至少一个引导区域，至少一个引导区域沿着波导引导光，没有提取。有利地，光可以以高效率和高光束形状保真度被导引到照明锥体中。薄型光学结构可以以低成本被提供。

至少一个光提取特征可以包括复数个光提取特征，并且至少一个引导区域可以包含在光提取特征之间的一个或更多个中间区域。第二引导表面可以包括至少两个光提取特征，并且至少一个引导区域包含在至少两个光提取特征中的每个之间的中间区域。有利地，增大的结构可以在输出照明轮廓(profile)中被提供。提高的产率可以被提供来复制波导，降低成本。