三维光信号显示装置及照明和/或信号指示设备的制作方法

本发明涉及光照明及信号显示领域，尤其涉及一种三维光信号显示装置及用于机动车辆的照明和/或信号指示设备。

背景技术：

在机动车辆的照明和/或信号指示应用中，三维光信号的显示越来越受到关注。三维光信号能够提高车灯光束的视觉效果，提高车灯光束的显示度和关注度，以提高照明和/或信号指示效果。现有的车灯光束中的三维效果往往通过结构复杂的三维光导增加景深来实现，成本相对昂贵，而且往往难以建立和显示真实的三维光学路径。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三维光信号显示装置，其能够利用由胶体构成的多面反射体来形成和显示三维光信号。

本发明的目的还在于提供一种用于机动车辆的照明和/或信号指示设备，其具有该三维光信号显示装置，能够以低成本方式实现三维光信号的显示。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案通过以下方式来实现：

本发明的实施例提供了一种三维光信号显示装置，包括：

光源，用于产生照射光束；和

多面反射体，所述多面反射体具有至少两个内反射面，所述多面反射体配置成接收所述照射光束并利用所述至少两个内反射面将所接收的照射光束在所述多面反射体内部反射，

其中，所述多面反射体由至少部分透明的胶体制成，所述胶体 对在所述多面反射体内部反射的照射光束进行散射以使照射光束从多面反射体外部可见。

在一实施例中，所述照射光束在所述多面反射体内部被全反射两次或更多次。

在一实施例中，所述至少两个内反射面包括：

第一内反射面，所述第一内反射面配置成对进入多面反射体内部的照射光束进行第一次反射，所述照射光束在所述第一内反射面处的入射角满足全反射条件；和

第二内反射面，所述第二内反射面配置成对经过所述第一内反射面反射的照射光束进行反射，所述照射光束在所述第二内反射面处的入射角满足全反射条件。

在一实施例中，所述第一内反射面和所述第二内反射面分别对所述照射光束进行两次或更多次的反射。

在一实施例中，所述至少两个内反射面还包括：

一个或更多个中间内反射面，所述中间内反射面配置成对经过所述第二内反射面反射的照射光束进行反射，所述照射光束在所述一个或更多个中间内反射面处的入射角满足全反射条件；和

反馈内反射面，所述反馈内反射面配置成将经过所述一个或更多个中间内反射面反射的照射光束反射至所述第一内反射面以形成反射循环，所述照射光束在所述反馈内反射面处的入射角满足全反射条件。

在一实施例中，所述第一内反射面对来自反馈内反射面的照射光束进行第二次反射，所述第一内反射面对于照射光束的第二次反射的反射位置相对于其对于照射光束的第一次反射的反射位置存在偏移。

在一实施例中，照射光束在所述第一内反射面、第二内反射面、所述一个或更多个中间内反射面和反馈内反射面之间被循环地反射两次或更多次以形成两个或更多个反射循环，所述两个或更多个反射循环形成沿着一行进方向螺旋式行进的光学路径。

在一实施例中，所述第一内反射面、第二内反射面、所述一个 或更多个中间内反射面和反馈内反射面位于所述多面反射体的周侧，所述行进方向为穿过所述多面反射体的端面的方向。

在一实施例中，所述多面反射体由依次排列的多个多面反射体子单元构成。

在一实施例中，所述多面反射体由实心材料一体形成。

在一实施例中，所述胶体包括有色玻璃胶体、塑料胶体或橡胶胶体。

在一实施例中，所述多面反射体由充满液体胶体的腔体形成。

在一实施例中，所述多面反射体具有轴线。

在一实施例中，所述至少两个内反射面均与所述轴线平行。

在一实施例中，所述光源为激光光源。

本发明的实施例还提供一种用于机动车辆的照明和/或信号指示设备，包括：

如上述任一实施例所述的三维光信号显示装置；

壳体，所述壳体用于容纳所述三维光信号显示装置；以及

面罩，所述面罩用于将所述三维光信号显示装置封闭在壳体中，

其中，所述面罩是至少部分透明的，以使得所述在所述多面反射体内部反射的照射光束透过所述面罩是可视的。

如本发明的上述至少一个实施例中所述的三维光信号显示装置，能够利用由胶体构成的多面反射体来形成和显示三维光信号。由此，可以简化三维光信号显示结构、降低成本和提高显示效果。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的三维光信号显示装置的示意图；

图2示出根据本发明的实施例的三维光信号显示装置中的多面反射体的示意图；

图3示出根据本发明的实施例的三维光信号显示装置中的另一种多面反射体的示意图；以及

图4示出根据本发明的一实施例的照明和/或信号指示设备的 示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1示意性地示出根据本发明的一实施例的三维光信号显示装置100。该三维光信号显示装置100包括：光源10，用于产生照射光束11；多面反射体12，所述多面反射体12具有至少两个内反射面13。所述多面反射体12配置成接收所述照射光束11并利用所述至少两个内反射面13将所接收的照射光束11在所述多面反射体12内部反射。所述多面反射体12由至少部分透明的胶体制成，所述胶体对在所述多面反射体12内部反射的照射光束11进行散射以使照射光束11从多面反射体12外部可见。

胶体是一种混合物，由分散介质和连续介质构成，该分散介质包括微粒或液滴，该分散介质散布于该连续介质之中，形成一分散体系。胶体可以是固体混合物、液体混合物、气体混合物或固液混合物等等。当光束穿过胶体时，该分散介质对光束进行散射从而使光束在胶体中的行进路径能够从胶体外部观察到。具有微粒或液滴的分散介质对于光束的散射效应称为丁达尔效应。所述胶体例如可以包括有色玻璃胶体、塑料胶体或橡胶胶体，等等。

借助于丁达尔效应，照射光束11在多面反射体12内部能够从多面反射体12外部可见。于是，照射光束11在多面反射体12内部的光学路径可以用于形成三维光信号。借助于多面反射体12的至少两个内反射面13对照射光束11的反射，可以形成真实的三维光路，该三维光路本身就具有三维属性，因此，其形成的三维光信号也具有清晰的三维显示效果。该三维光信号可以由照射光束11的光路轨迹形成，例如可以具有螺旋形状、星形等立体形状，甚至可以示出图形、文字或符号等。

利用照射光束11在多面反射体12内部的反射形成和显示三维光信号，可以以简单的结构和较低的成本来实现三维光信号显示，而且，由于该三维光信号本身由照射光束11的三维空间轨迹形成，这与由三维光导或反射镜增加景深所形成的三维信号相比，具有更真实的三维显示效果。

作为示例，照射光束11在所述多面反射体12内部可以被全反射两次或更多次。为了使照射光束11在多面反射体12内部形成的三维光信号从外部可见，多面反射体12被制作成至少部分透明的。在这种情况下，采用全反射的方式将照射光束11在多面反射体12内部进行反射，可以防止照射光束11在被反射时的光泄漏，还可以提高光学效率以使光学轨迹尽可能长，从而为实现更为丰富的光信号提供可能。

在一示例中，所述至少两个内反射面13可以包括：第一内反射面13a和第二内反射面13b。所述第一内反射面13a配置成对进入多面反射体12内部的照射光束11进行第一次反射，所述照射光束11在所述第一内反射面13a处的入射角满足全反射条件。第二内反射面13b配置成对经过所述第一内反射面13a反射的照射光束11进行反射，所述照射光束11在所述第二内反射面13b处的入射角满足全反射条件。满足全反射条件意味着两点，首先，在第一内反射面13a及第二内反射面13b的靠近多面反射体12内部的一侧的折射率要大于靠近多面反射体12外部的一侧的折射率；其次，入射角要大于全反射临界角。通过第一内反射面13a和第二内反射面13b对照射光束11的反射，可以形成基本的三维光信号。

作为示例，所述第一内反射面13a和所述第二内反射面13b可以分别对所述照射光束11进行两次或更多次的反射。这可以形成更为丰富的三维光信号。

在一示例中，所述至少两个内反射面13还可以包括一个或更多个中间内反射面13c，所述中间内反射面13c配置成对经过所述第二内反射面13b反射的照射光束11进行反射，所述照射光束11在所述一个或更多个中间内反射面13c处的入射角满足全反射条件。所 述至少两个内反射面13还可以包括反馈内反射面13d，所述反馈内反射面13d配置成将经过所述一个或更多个中间内反射面13c反射的照射光束11反射至所述第一内反射面13a以形成反射循环，所述照射光束11在所述反馈内反射面13d处的入射角满足全反射条件。通过循环反射，可以增加三维光信号的显示度。

在一示例中，所述第一内反射面13a对来自反馈内反射面的照射光束11进行第二次反射，所述第一内反射面13a对于照射光束11的第二次反射的反射位置相对于其对于照射光束11的第一次反射的反射位置存在偏移。第一内反射面13a对照射光束11的第二次反射的反射位置与第一次反射的反射位置不同，易于实现曲折变化的光学轨迹。

作为示例，照射光束11在所述第一内反射面13a、第二内反射面13b、所述一个或更多个中间内反射面13c和反馈内反射面13d之间被循环地反射两次或更多次以形成两个或更多个反射循环，所述两个或更多个反射循环形成沿着一行进方向螺旋式行进的光学路径。该行进方向如图1-3中的x方向所示。

多面反射体12可以具有多种形状，例如，在图1示出的实施例中，多面反射体12具有长方体的形状，而在图2示出的示例中，多面反射体12’为具有阶梯式截面的复杂形状。再例如，在如图3所示的实施例中，所述第一内反射面13a”、第二内反射面13b”、所述一个或更多个中间内反射面13c”和反馈内反射面13d”位于所述多面反射体12”的周侧，照射光束11在所述第一内反射面13a”、第二内反射面13b”、所述一个或更多个中间内反射面13c”和反馈内反射面13d”之间也可以被循环地反射两次或更多次以形成两个或更多个反射循环，而形成沿着一行进方向螺旋式行进的光学路径，所述行进方向x为穿过所述多面反射体12”的端面14的方向。这种将内反射面13”依次布置在多面反射体12”的周侧上的方式，易于实现照射光束11的循环反射。

作为示例，多面反射体12、12’、12”可以具有轴线。该轴线的方向可以与上述行进方向一致，也可以与其不完全一致。在光束如 上所述以螺旋式方式行进时，该轴线可以用于控制光线的行进方向。内反射面13、13’、13”具有公共的平行轴线，易于实现对于照射光束的光学轨迹的控制。作为示例，所述至少两个内反射面13、13’、13”可以均与所述轴线平行，这有助于更好地控制光束的光束轨迹。但本发明的实施例不限于此，例如，上述内反射面13、13’、13”也可以不与所述轴线平行，只要能够满足全反射条件即可。作为示例，上述内反射面13、13’、13”也可以与上述行进方向平行。

在一示例中，所述多面反射体12、12’、12”也可以由依次排列的多个多面反射体子单元构成。例如如图2所示，多面反射体12’由依次排列的三个多面反射体子单元121a、121b和121c构成。每个多面反射体子单元121a、121b和121c都具有各自的内反射面，以使照射光束11能够在其内部被反射。在经过第一个多面反射体子单元121a的多次反射后，照射光束11被射入第二个多面反射体子单元121b，类似地，在经过第二个多面反射体子单元121b的多次反射后，照射光束11被射入第三个多面反射体子单元121c。由于这些多面反射体子单元121a、121b和121c相互接合在一起而形成了一个整体，因此，照射光束11始终在一整体的多面反射体12’的内部被反射。采用这种多个多面反射体子单元组合的结构，可以使照射光束11在多面反射体中具有更长的光路轨迹，通过采用具有不同尺寸或形状的多面反射体子单元，还可以使照射光束11的光路产生更多的变化，以形成更丰富的三维光信号。

虽然图2中仅示出三个多面反射体子单元121a、121b和121c，但本发明的实施例不限于此，例如，多面反射体12、12’、12”中所包含的多面反射体子单元的数量可以是两个、三个、四个、五个、十个甚至更多。

作为示例，多面反射体12、12’、12”可以由实心材料一体形成。构成多面反射体12、12’、12”的胶体的光学属性，例如颗粒密度、均匀性、基体透光率等等，可能对于照射光束11在多面反射体12、12’、12”内部的传播距离以及清晰程度会产生影响。多面反射体12、12’、12”可以由实心材料一体形成，可以减小不确定因素的影响， 提高三维光信号的稳定性。但本发明不限于此，例如，多面反射体12、12’、12”也可以由具有不同的光学属性的胶体材料组合构成，这样，可以实现更为复杂的三维光信号显示效果，比如，照射光束11在多面反射体12、12’、12”的不同区域中经过时，可能表现出不同的亮度。

另外，作为示例，构成多面反射体12、12’、12”的胶体中的微粒或液滴也可以具有不同的性质，例如具有不同的颜色属性，从而形成彩色的三维光信号。

作为示例，所述多面反射体12、12’、12”可以由充满液体胶体的腔体形成。在这种情况下，通过改变液体胶体中的分散介质的浓度，可以获得不同的三维光信号。

作为示例，构成多面反射体12、12’、12”的材料可以具有1.3至1.9的折射率。

在根据本发明的一示例的三维光信号显示装置中，所述光源可以为激光光源。

本发明还提供一种用于机动车辆的照明和/或信号指示设备200，如图4所示。该用于机动车辆的照明和/或信号指示设备200包括：如上任一实施例所述的三维光信号显示装置100；壳体21，所述壳体21用于容纳所述三维光信号显示装置100；以及面罩22，所述面罩22用于将所述三维光信号显示装置100封闭在壳体21中。所述面罩22是至少部分透明的，以使得所述在所述多面反射体12、12’、12”内部反射的照射光束11透过所述面罩22是可视的。在一示例中，所述面罩22可以是外透镜。

该照明和/或信号指示设备200能够提供三维光信号显示功能。行人和驾驶员都可以透过面罩22观察到三维光信号。该三维光信号可以用于照明、信号指示或装饰等功能。

虽然在图1中示出光源10位于多面反射体12的下方，但是，本发明的实施例不限于此，例如，光源10可以位于多面反射体12外的任意位置，在如图4所示的用于机动车辆的照明和/或信号指示设备200中，甚至光源10可以位于壳体21的外部，只要光源10发 出的照射光束11能够以期望方式射入多面反射体即可。

虽然在上述实施例中，参照机动车辆的应用对三维光信号指示装置100进行了介绍，但是本发明不限于此，例如三维光信号指示装置100还可以用于各种其它的灯具中，例如吊灯、台灯等，用于提供照明、信号指示或装饰等功能。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。