[发明专利]一种前照灯装置及车辆

权利要求书

1.一种前照灯装置，其特征在于，包括自由曲面椭球反射镜、光源、挡板和自由曲面投影透镜，所述自由曲面椭球反射镜和所述自由曲面投影透镜之间形成有焦点F0、焦点F1和焦点F2，所述焦点F1位于所述焦点F2和所述焦点F0之间，所述光源位于所述焦点F0处，所述自由曲面椭球反射镜的反射面过中心轴线的剖切曲线均为椭圆曲线，且所述自由曲面椭球反射镜在过中心轴线不同方向剖切曲线的近焦点位于同一焦点F0处，远焦点在焦点F1至焦点F2之间渐变，所述自由曲面椭球反射镜的竖直剖切曲线的远焦点位于焦点F1处，所述自由曲面椭球反射镜的水平剖切曲线的远焦点位于焦点F2处，所述挡板位于所述焦点F1位置，所述自由曲面投影透镜的竖直剖面的焦点为位于焦点F1处的单一焦点，所述自由曲面投影透镜的水平剖面的焦点在焦点F1至焦点F2之间渐变。

2.根据权利要求1所述的前照灯装置，其特征在于，所述焦点F1和所述焦点F2之间的距离为3～20mm。

3.根据权利要求1所述的前照灯装置，其特征在于，所述焦点F0、所述焦点F1与所述焦点F2均位于所述自由曲面椭球反射镜的中心轴线上。

4.根据权利要求1所述的前照灯装置，其特征在于，所述自由曲面投影透镜的两侧分别形成有入射平面S1和出射曲面S2，所述入射平面S1朝向所述自由曲面椭球反射镜，所述出射曲面S2背离所述自由曲面椭球反射镜，所述出射曲面S2的竖直剖切曲线S22的焦点位于焦点F1位置，所述出射曲面S2的水平剖切曲线S21的中心部分对应的焦点位于焦点F1位置，所述出射曲面S2的水平剖切曲线S21的两侧边缘部分对应的焦点位于焦点F2位置，由出射曲面S2的水平剖切曲线S21的中心部分至两侧边缘部分对应的焦点在所述焦点F1和所述焦点F2之间依次排布。

5.根据权利要求4所述的前照灯装置，其特征在于，所述竖直剖切曲线S22为球面曲线或非球面曲线。

6.根据权利要求4所述的前照灯装置，其特征在于，所述竖直剖切曲线S22为非球面曲线，以所述出射曲面出射曲面S2的竖直剖切面为ZY轴坐标系，所述出射曲面的竖直剖切曲线S22上的点(Z_i，Y_i)满足以下公式：

其中c为曲率，k为二次曲线常数，a1，a2，a3，a4…为高阶项系数。

7.根据权利要求4所述的前照灯装置，其特征在于，以所述出射曲面S2的水平剖切面为ZX轴坐标系，所述出射曲面S2的水平剖切曲线S21上的点C_i(X_i，Z_i)通过以下方式确定：

按等间距取一系列采样光线，将所述焦点F1和所述焦点F2之间区域等间距分成N段，同时将透镜的口径R等间距分成N段，f1为焦点F1位置，f2为焦点F2位置，fi为采样光线其对应的第i个焦点位置，Ri为采样光线与入射平面S1的交点，Ci为该光线与水平剖切曲线S21的交点，其坐标为(X_i，Z_i)，为采样光线在Ri处的入射角，δ为采样光线在Ri处的出射角，对应关系如下公式所示：

根据斯涅尔折射定律，透镜材料的折射率为n，对应关系如下公式所示：

采样光线到达出射曲面S2时再次折射，最后平行于Z轴出射，ω为采样光线在Ci点位置的入射角，θ为反射角，δ为与Z轴的夹角，根据Ci点位置的折射定律，有如下关系式：

根据公式(3)的三角函数关系，可以得出：

由于水平剖切曲线S21的在Ci点的切线与X轴夹角也为θ，根据θ＝ω+δ，联合上述公式(1)-(4)：同时根据切线的正切值假设Ci-1为Ci的其前一点，其坐标为(X_i-1，Z_i-1)则：

联合公式(1)-(5)，以及初始条件X₀＝0时，Z₀＝透镜厚度，得出水平剖切曲线S21轮廓上每点(X_i，Z_i)的坐标值。