本发明涉及光导装置。
背景技术
光导装置，是指主要以全反射方式使光在其内部进行传输的导光装置。光导装置广泛应用于光照明、光传输等领域。其可以具有各种形状，例如圆柱形(可称为导光棒)、长条形(可称为导光条、灯条)、板形(可称为导光板)、环形(可称为导光环)等等。光导装置通常可以将光从其一端输入，并经过其外壁的全反射作用将光传导至光导装置的另一端或任何期望的出射位置。由于全反射的作用，当光在光导装置中被传递足够长的距离之后，容易获得相对均匀的光分布。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光导装置，其能够提高光导装置的入射光耦合的均匀性和效率。
本发明的实施例提供了一种光导装置，包括：
光入射部和光导主体，
其中，所述光入射部具有：
第一端部，具有多边形形状的端表面，用于接收入射光；
第二端部，位于与所述第一端部相反的位置，与光导主体连接在一起，用于将来自第一端部的入射光传导至所述光导主体中；和
侧表面，位于所述第一端部和第二端部之间，所述侧表面包括并列布置的至少两个子表面，所述至少两个子表面中的每个子表面从所述第一端部的端表面的一条边延伸至所述第二端部。
在一实施例中，所述至少两个子表面中的每个子表面从所述第一端部的端表面的一条边沿着相对于所述光入射部的轴线倾斜的方向延伸至所述第二端部。
在一实施例中，所述至少两个子表面中的每个子表面具有位于光入射部的所述第一端部处的第一边和位于光入射部的所述第二端部处的第二边，所述第二边相对于所述第一边围绕光入射部的轴线沿着顺时针方向或逆时针方向的旋转角大于0度。
在一实施例中，所述第二边相对于所述第一边围绕光入射部的轴线沿着顺时针方向或逆时针方向的旋转角大于10度且小于60度。
在一实施例中，所述光入射部的第一端部的端表面具有正多边形形状。
在一实施例中，所述光入射部的第二端部处的横截面为圆形，该圆形的直径大于或等于所述第一端部的端表面的外接圆的直径。
在一实施例中，所述光入射部的横截面的形状从所述第一端部的正多边形逐渐过渡至所述第二端部的圆形。
在一实施例中，所述光入射部的横截面的外接圆的直径从所述第一端部至所述第二端部逐渐增大。
在一实施例中，所述光入射部的横截面的外接圆的直径基本上恒定。
在一实施例中，所述第一端部的端表面具有4至16条边。
在一实施例中，子表面为三维曲面。
在一实施例中，所述至少两个子表面中的至少一个子表面布置成将来自于第一端部的入射光全反射至所述至少两个子表面中的另一个子表面。
在一实施例中，所述光导主体具有圆形的横截面。
在一实施例中，所述光导主体的侧壁上设置有解耦结构。
在一实施例中，在所述侧壁的与所述解耦结构相反的一侧上设置有解耦表面。
如本发明的上述至少一个实施例中所述的光导装置，通过在光入射部设置至少两个子表面，能够提高光强分布的均匀性和光学效率。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的一实施例的光导装置；
图2示意性地示出如图1所示的光导装置由平面a-a截得的横截面视图；
图3示意性地示出如图1所示的光导装置由平面b-b截得的横截面视图；
图4示意性地示出如图1所示的光导装置由平面c-c截得的横截面视图；
图5示意性地示出如图1所示的光导装置由平面d-d截得的横截面视图；
图6示意性地示出根据本发明的一实施例的光导装置的局部的立体图；以及
图7示意性地示出不具有图1中所示的光入射部的子表面而仅包含光导主体的光导装置。
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。
根据本发明的总体构思，提供一种光导装置，包括：光入射部和光导主体，其中，所述光入射部具有：第一端部，具有多边形形状的端表面，用于接收入射光；第二端部，位于与所述第一端部相反的位置，与光导主体连接在一起，用于将来自第一端部的入射光传导至所述光导主体中；和侧表面，位于所述第一端部和第二端部之间，所述侧表面包括并列布置的至少两个子表面，所述至少两个子表面中的每个子表面从所述第一端部的端表面的一条边延伸至所述第二端部。
另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
图7示出了一光导装置，其中入射光直接射入光导主体20，而光导主体20的平滑的圆柱面作为光入射端部，光线(如箭头所示)被侧壁不断全反射以大体沿着轴线(图中虚线所示)传导，光线的光路不会围绕该轴线旋转。
图1示意性地示出了根据本发明的一实施例的一种光导装置100。该光导装置100包括光入射部10和光导主体20。所述光入射部10具有第一端部11、第二端部12和侧表面13。该第一端部11具有多边形形状的端表面14，用于接收入射光。第二端部12位于与所述第一端部11相反的位置，与光导主体20连接在一起，用于将来自第一端部11的入射光传导至所述光导主体20中。侧表面13位于所述第一端部11和第二端部12之间。侧表面13包括并列布置的至少两个子表面15，每个子表面15从所述第一端部11的端表面14的一条边延伸至所述第二端部12。作为示例，每个子表面15从所述第一端部11的端表面14的一条边可以沿着相对于所述光入射部10的轴线x倾斜的方向延伸至所述第二端部12，但是本发明的实施例不限于此。
所谓并列布置是指，各个子表面15从第一端部11的端表面14至第二端部12的延伸方向趋于一致，或者说相对于光入射部10的轴线x具有同一个方向的偏斜。比如，如图1所示，当从正对端表面14的方向(在图1中的方向为从右向左，亦可参考图6)来观察光入射部10时，各个子表面15在从第一端部11的端表面14延伸至第二端部12过程中均向同一方向(图1中的示例是沿着顺时针方向，当然也可以沿着逆时针方向)偏斜。但不要求各个子表面15的延伸方向绝对平行。
在本申请的实施例中，各个子表面15从端表面14至第二端部12的延伸方向不限于是直线，而还可以是被扭转或弯曲的曲线。
在本申请的上述实施例中，光入射部10用于将入射光耦合至光导装置100中。该光入射部10的侧表面13上具有多个子表面15，而不是光滑的圆柱面。所述多个子表面15沿着相对于所述光入射部10的轴线x倾斜的方向延伸，这可以使得入射光被一子表面15反射后并不完全沿着轴线x向第二端部12行进，而是可以在沿着轴线x向第二端部12行进的同时，在一定程度上围绕轴线x旋转(光线30的行进路径的示例如图1所示)。这与采用平滑的圆柱面作为光入射端部(如图7所示)的情形相比，可以增加入射光在光导装置的入射光耦合部分的反射次数和路径长度，从而使得入射光能够被更加均匀高效地耦合到光导装置100中。另外，由于入射光在光入射部的反射次数和路径长度增加，所以这还有助于缩短光导装置的入射光耦合部分(如光入射部10)的长度。其还可以提高光导装置100的光入射部中的光强分布的均匀性。
在一示例中，每个子表面15可以具有位于光入射部10的第一端部11处的第一边111和位于光入射部10的第二端部12处的第二边112。所述第二边112相对于所述第一边111围绕光入射部10的轴线x沿着顺时针方向或逆时针方向的旋转角可以大于0度。也就是说，子表面15在从光入射部10的第一端部11延伸至光入射部10的第二端部12的过程中发生了扭转。这有助于入射光在被子表面15反射后产生偏转，从而进一步增加反射次数和光路长度。作为示例，入射光可以被多个子表面15不断地反射，从而提高了光入射部10中的光强分布的均匀性。
作为示例，第二边112相对于第一边111围绕光入射部10的轴线x沿着顺时针方向或逆时针方向的旋转角可以为大于0度且小于360度的任何角度，例如，该旋转角可以大于10度且小于60度，如为大约20度。作为示例，子表面15可以为平面形式，也可以为曲面形式。作为示例，在光入射部10的侧表面13在与光入射部10的轴线x垂直的方向上的展开图中，子表面15可以成平面形式，这有利于降低子表面15的加工难度。作为示例，子表面15也可以为三维曲面，以更好地满足结构设计的要求。
在一示例中，光入射部10的第一端部11的端表面14可以具有正多边形形状。这有助于入射光在光入射部10中被子表面15更为均匀地进行反射。然而，这不是必须的，例如，端表面14也可以采用非正多边形的形状。在一示例中，光入射部10的第二端部12处的横截面可以为圆形。该圆形横截面的直径可以大于或等于所述第一端部11的端表面14的外接圆的直径。这可以保证子表面15对于入射光的反射角不比采用光滑圆柱形的入射光耦合部分(例如图7所示的情形)的情形有所减小，从而保证较高的光学效率。但本发明的实施例不限于此，例如，光入射部10的第二端部12处的横截面的直径也可以小于所述第一端部11的端表面14的外接圆的直径。在另一示例中，光入射部10的第二端部12处的横截面也可以为多边形。光入射部10的第二端部12处的横截面与同其连接的光导主体20的端部的横截面形状可以相同，也可以不同，只要能够实现将从光入射部10入射的光束耦合到光导主体20中即可。
在光入射部10的第二端部12的横截面的直径大于第一端部11的端表面的外接圆直径的情形中，作为示例，光入射部10的横截面的外接圆的直径可以从所述第一端部11至所述第二端部12逐渐增大。这可以实现光入射部10的侧表面13的平滑过渡，从而避免由于侧表面13的形状的突变而导致光入射部10中的光强分布的不均匀。
作为示例，所述光入射部10的横截面的外接圆的直径也可以是基本上恒定的。例如，在整个光入射部10中横截面的外接圆直径的变化区间不超出光入射部10的第二端部12的横截面的直径的10％。
在一示例中，光入射部10的横截面的形状可以从所述第一端部11的正多边形逐渐过渡至所述第二端部12的圆形。如图1至图5所示，平面a-a与在第一端部11的端表面14重合，因此，图2示出了端表面14的多边形形状。而平面b-b、平面c-c和平面d-d依次越来越接近第二端部12，从图2-5中可以看出，光入射部10在这些平面中的横截面也依次越来越接近圆形。这种方式可以保证光入射部10的侧表面13的表面形状的平滑过渡，从而进一步提高光强的均匀性和光学效率。
在一示例中，所述第一端部11的多边形的端表面14可以具有4至16条边，例如可以有8或12条边。端表面14的边数的增加，也可以改善光强的均匀性。
作为示例，所述侧表面13可以设有诸如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个或十六个或者更多的子表面15。
在一示例中，所述至少两个子表面15中的至少一个子表面15可以布置成将来自于第一端部11的入射光全反射至所述至少两个子表面15中的另一个子表面15。入射光借助于全反射在不同的子表面之间行进，易于形成迂回的光路，从而提高光强均匀性和光学效率。
作为示例，所述光导主体20可以具有圆形的横截面。例如，光导主体20可以具有刚性或柔性的圆柱形状。但本发明的实施例不限于此，例如光导主体20可以具有更为复杂的形状，只要经由光入射部10耦合进入光导主体20的光仍满足全反射条件等光导装置对光进行传输的要求以能实现所需功能即可。
在一示例中，所述光导主体20的侧壁上可以设置有解耦结构21，例如解耦反射面。由于光导主体20利用全反射的方式将从光导装置的端部射入的光进行传导。因此，在光导主体20中，通常要求入射光在光导主体20的侧壁处满足全反射条件，但是，当希望光导主体20内部的光从指定位置射出时，则通常需要破坏光在该位置的全反射条件。例如可以在光导主体20的一侧的至少一个区域上设置解耦结构21(例如通过棱镜结构等来实现)。该解耦结构21的作用是破坏光在光导主体20中的全反射条件，使经过解耦反射面21反射到光导主体20的侧壁上的光不被全反射而从光导主体20射出。作为示例，解耦结构21可以相对于光导主体20的侧壁倾斜，具体倾斜角度依赖于光的入射角和光导主体20的折射率。作为示例，在所述侧壁的与所述解耦结构21相反的一侧上设置有解耦表面22。经过解耦结构21反射的光例如可以经由解耦表面22射出光导主体20。
图6示意性地示出根据本发明的一实施例的光导装置100的局部的立体图。该视图是从光入射部10的第一端部11一侧观察到的，其中可以清晰地看出子表面15是倾斜、扭转地延伸的。
在本发明的实施例中，光入射部10的第二端部12可以与光导主体20一体模制形成，也可以通过熔接等方式连接在一起。
作为示例，为了提高光学效率，子表面15对于入射光的反射应当满足全反射条件。然而这并不是绝对的，作为示例，在子表面15的某些局部上对于入射光的反射不满足全反射条件也是允许的。
作为示例，所述光导装置100可以由透明的玻璃、树脂或塑料材料制成，例如pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯。
根据本发明的实施例所述的光导装置100例如可以由任何已知的用于保持光学元件的合适的装置来支撑或悬挂，例如支座，吊臂等。
根据本发明的实施例所述的光导装置100例如可以用于任何照明和/或信号指示装置中。该照明和/或信号指示装置可以包括任何类型的机动车辆照明灯和/或信号灯，例如前照灯、中央高位刹车灯、转向灯、位置灯、尾部刹车灯等等。根据本发明的实施例所述的光导装置100还可以用于车灯之外的领域，例如路灯、广告灯等等。
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。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本发明的限制。
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。