本發(fā)明涉及一種能使內(nèi)配光鏡呈現(xiàn)立體發(fā)光效果的隨機(jī)棱錐樣式的配光花紋及該配光花紋的設(shè)計生成方法，隨機(jī)棱錐可以實現(xiàn)不同的光影效果，可使發(fā)光效果立體化，可用于汽車燈具的信號燈，屬于車燈照明技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前車燈設(shè)計中，對于能量值要求不高的信號燈功能，為了獲得均勻的點(diǎn)燈效果，內(nèi)配光鏡材料一般會采用散射材料，或者通過在內(nèi)配光鏡的內(nèi)、外表面單雙面加皮紋的方式來實現(xiàn)。對于能量值要求稍高的信號燈功能，為了造型不那么單一，一般會在內(nèi)配光鏡上加魚眼或橫、豎條花紋等規(guī)則花紋。不管是通過選材料來使得點(diǎn)燈效果均勻，還是通過花紋來使內(nèi)配造型不單一，在此基礎(chǔ)上出來的發(fā)光效果都是二維的平面效果，發(fā)光效果顯得單調(diào)、呆板。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種具有立體發(fā)光效果的車燈配光紋及其設(shè)計生成方法，該車燈配光紋既可保證相對的點(diǎn)燈均勻性，又有擴(kuò)散光線的光學(xué)作用，可以使發(fā)光效果呈現(xiàn)三維的立體效果，點(diǎn)燈效果更加生動。

本發(fā)明的主要技術(shù)方案有：

一種具有立體發(fā)光效果的車燈配光紋，由多個棱錐或多個類棱錐組成，每相鄰兩個所述棱錐或類棱錐的底面共用一條邊，至少有兩個所述棱錐或兩個所述類棱錐的底面不完全相同，所有棱錐或類棱錐的頂點(diǎn)位于其底面的同一側(cè)，所有棱錐的底面位于同一個公共平面上，所有類棱錐的底面位于同一個公共曲面上，所述類棱錐區(qū)別于所述棱錐之處為所述類棱錐的底面為曲面。

所述多個棱錐或所述多個類棱錐的底面形狀、大小、邊數(shù)具有隨機(jī)性，所述多個類棱錐的底面所對應(yīng)的有限曲面也具有隨機(jī)性。

各個所述棱錐的底面輪廓線優(yōu)選是在所述公共平面上根據(jù)隨機(jī)離散點(diǎn)生成的各個泰森多邊形，各個所述類棱錐的底面輪廓線優(yōu)選是在一個過渡平面上根據(jù)隨機(jī)離散點(diǎn)生成的各個泰森多邊形在所述公共曲面上的投影。

各個所述棱錐的頂點(diǎn)在各自底面上的正投影優(yōu)選為相應(yīng)的泰森多邊形的幾何中心；各個所述類棱錐的頂點(diǎn)在各自底面上的正投影優(yōu)選與所述過渡平面上各個所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)在所述公共曲面上的投影一對一重合，后者的投影方向與各個所述泰森多邊形在所述公共曲面上投影成各個底面輪廓線的投影方向一致。

進(jìn)一步優(yōu)選地，各個所述棱錐的高相等，各個所述類棱錐的頂點(diǎn)到相應(yīng)底面的最短距離相等。

所述棱錐或類棱錐的底面的邊數(shù)優(yōu)選不少于三條，不超過九條。

一種車燈配光紋設(shè)計生成方法，可以包括以下步驟：

a.定義一個要在其上生成車燈配光紋的平面或曲面的封閉區(qū)域；

b.對于平面的所述封閉區(qū)域，將所述封閉區(qū)域劃分成多個多邊形的小單元區(qū)域，每相鄰兩個所述小單元區(qū)域共用一條多邊形的邊，至少有兩個所述小單元區(qū)域不完全相同；對于曲面的所述封閉區(qū)域，將一個與該封閉區(qū)域存在投影關(guān)系的過渡平面區(qū)域劃分成多個多邊形的小單元區(qū)域，每相鄰兩個所述小單元區(qū)域共用一條多邊形的邊，至少有兩個所述小單元區(qū)域不完全相同；

c.在每個所述小單元區(qū)域內(nèi)取一個內(nèi)點(diǎn)；

d.對于平面的所述封閉區(qū)域，將所述內(nèi)點(diǎn)向所述封閉區(qū)域的一側(cè)垂直偏移一定距離，形成偏移點(diǎn)；對于曲面的所述封閉區(qū)域，將所述小單元區(qū)域的邊界以及其各自的內(nèi)點(diǎn)按照所述投影關(guān)系投影到所述封閉區(qū)域上，分別形成投影線和投影點(diǎn)，將所述投影點(diǎn)向所述封閉區(qū)域的一側(cè)沿所述封閉區(qū)域在該投影點(diǎn)的法向偏移一定距離，形成偏移點(diǎn)；

e.對于平面的所述封閉區(qū)域，以各個所述小單元區(qū)域為底面，以相應(yīng)的所述偏移點(diǎn)為頂點(diǎn)構(gòu)建棱錐；對于曲面的所述封閉區(qū)域，以各個所述小單元區(qū)域?qū)?yīng)的投影線圍成的區(qū)域為底面，以相應(yīng)的所述偏移點(diǎn)為頂點(diǎn)構(gòu)建類棱錐，生成車燈配光紋，所述類棱錐區(qū)別于所述棱錐之處為所述類棱錐的底面為曲面。

進(jìn)一步地，所述步驟b中，所述小單元區(qū)域的生成過程優(yōu)選為：在所述封閉區(qū)域或過渡平面區(qū)域內(nèi)隨機(jī)取多個離散點(diǎn)；再根據(jù)所述多個離散點(diǎn)生成各個泰森多邊形。

所述步驟c中，優(yōu)選確定并選取各個所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)作為所述內(nèi)點(diǎn)。

所述步驟d中，對于平面的所述封閉區(qū)域，所有內(nèi)點(diǎn)優(yōu)選垂直偏移相等的距離；對于曲面的所述封閉區(qū)域，所有投影點(diǎn)優(yōu)選法向偏移相等的距離。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的具有立體發(fā)光效果的隨機(jī)棱錐樣式的車燈配光紋可以保證點(diǎn)燈效果像散射材料那樣相對均勻連續(xù)且在外觀上不單調(diào)，起到美化燈具的作用。

當(dāng)所述車燈配光紋用于內(nèi)配光鏡時，點(diǎn)燈情況下，隨機(jī)棱錐樣式的車燈配光紋可以對位于內(nèi)配光鏡后面的光學(xué)系統(tǒng)起到遮擋作用，令光學(xué)系統(tǒng)在車燈外觀上不可見；不點(diǎn)燈的情況下，隨機(jī)棱錐樣式的車燈配光紋也可以通過環(huán)境光線進(jìn)行不同角度的折射進(jìn)而對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行遮擋美化。

隨機(jī)棱錐樣式的車燈配光紋在光學(xué)上可以通過不同的棱面對光線進(jìn)行不同角度的折射形成擴(kuò)散，所以可以通過控制隨機(jī)棱錐的棱面的角度來控制光線方向。

如果在常規(guī)材料如pc或pmma的內(nèi)配光鏡上加上本發(fā)明的所述車燈配光紋，既可保證相對的點(diǎn)燈均勻性，又有部分的擴(kuò)散的光學(xué)作用，同時具有隨機(jī)性質(zhì)的棱錐可以實現(xiàn)不同的光影效果，達(dá)到立體化發(fā)光的特征。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的車燈配光紋的一種實施例的正面投影示意圖；

圖2為設(shè)置有所述車燈配光紋的內(nèi)配光鏡的一種實施例的側(cè)面視圖；

圖3為在所述封閉區(qū)域內(nèi)隨機(jī)取多個離散點(diǎn)的示意圖；

圖4為根據(jù)所述多個離散點(diǎn)生成泰森多邊形的示意圖；

圖5為確定并選取所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)并將其作為內(nèi)點(diǎn)的示意圖；

圖6為所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)經(jīng)空間偏移后得到偏移點(diǎn)的示意圖；

圖7為所述棱錐構(gòu)建結(jié)果示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明公開了一種具有立體發(fā)光效果的車燈配光紋2，如圖1所示，由多個棱錐或多個類棱錐(所述類棱錐區(qū)別于所述棱錐之處為所述類棱錐的底面為曲面，相應(yīng)地，類棱錐的底邊也自然為曲線，本文中將它們統(tǒng)稱為隨機(jī)棱錐1)組成，每相鄰兩個所述棱錐或類棱錐的底面共用一條邊。至少有兩個所述棱錐或兩個所述類棱錐的底面不完全相同，所有棱錐或類棱錐的頂點(diǎn)位于其底面的同一側(cè)，所有棱錐的底面位于同一個公共平面上，所有類棱錐的底面位于同一個公共曲面上。即在平面上生成的是棱錐，在曲面上生成是類棱錐。

這些隨機(jī)棱錐的底面形態(tài)、大小具有隨機(jī)性。具體而言，所述多個棱錐或所述多個類棱錐的底面形狀、大小、邊數(shù)具有隨機(jī)性，對于所述類棱錐，其底面所對應(yīng)的有限曲面也具有隨機(jī)性，也就是說即使兩個類棱錐的底面形狀、大小、邊數(shù)相同，只要兩個底面所對應(yīng)的有限曲面不同，兩個類棱錐的底面也不完全相同。光線經(jīng)過上述隨機(jī)棱錐樣式的立體花紋的折射，既保證了相對的點(diǎn)燈均勻性，又對光線起到有效的擴(kuò)散作用，同時棱錐的隨機(jī)性可以實現(xiàn)不同的光影效果，從而呈現(xiàn)出三維立體化發(fā)光特征。

各個所述棱錐的底面輪廓線優(yōu)選是在所述公共平面上根據(jù)隨機(jī)離散點(diǎn)生成的各個泰森多邊形(voronoi圖)。各個所述類棱錐的底面輪廓線是在一個過渡平面上先根據(jù)隨機(jī)離散點(diǎn)生成各個泰森多邊形，再將這些泰森多邊形投影到所述公共曲面上形成。可以通過改變離散點(diǎn)的數(shù)量調(diào)整泰森多邊形的數(shù)量，進(jìn)而改變所述棱錐或類棱錐是數(shù)量以及底面的形態(tài)和大小。

各個所述棱錐的頂點(diǎn)1-1在各自底面上的正投影是相應(yīng)泰森多邊形的幾何中心。各個所述類棱錐的頂點(diǎn)在各自底面上的正投影與所述過渡平面上各個所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)在所述公共曲面上的投影一對一重合，后者的投影方向與各個所述泰森多邊形在所述公共曲面上投影形成各個底面輪廓線的投影方向一致。設(shè)計時，可以在投影形成底面輪廓線時就同步取得泰森多邊形幾何中心在公共曲面上的投影點(diǎn)，再以該投影點(diǎn)為起點(diǎn)，沿公共曲面在該點(diǎn)的法向方向偏移一定距離得到偏移點(diǎn)，這個偏移點(diǎn)也就是要生成的類棱錐的頂點(diǎn)。

所述類棱錐的頂點(diǎn)到相應(yīng)底面的最短距離(即上述投影點(diǎn)與偏移點(diǎn)之間的距離)稱為所述類棱錐的高，所述棱錐和類棱錐的高可以在一定范圍內(nèi)具有隨機(jī)性。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，各個所述棱錐的高最好相等，各個所述類棱錐的高最好也相等。這樣有利于簡化配光紋的設(shè)計，對配光紋的設(shè)計參數(shù)的確定也更容易把控。

所述車燈配光紋在光學(xué)上可以通過不同的棱錐側(cè)面對光線進(jìn)行不同角度的折射形成擴(kuò)散，所以可以通過有目的地控制隨機(jī)棱錐的側(cè)面的角度來控制光線的方向。

在保證點(diǎn)燈均勻性和立體化的發(fā)光效果的前提下，所述棱錐的底面的邊數(shù)可以控制在三至九條之間，以使所述棱錐的結(jié)構(gòu)盡量簡單，避免所述配光紋的加工過于復(fù)雜。

實踐中，可將本發(fā)明的所述車燈配光紋應(yīng)用于車燈內(nèi)配光鏡，例如將所述車燈配光紋設(shè)置在內(nèi)配光鏡的折射部3(即用于接收光線并將光線經(jīng)折射投射向外配光鏡的部分結(jié)構(gòu))的外表面上，車燈內(nèi)反射鏡反射出的平行光束射向折射部的內(nèi)表面3-1，如圖2所示，經(jīng)過帶有所述車燈配光紋的所述折射部的折射，光線均勻地向外投射，點(diǎn)燈效果相對均勻，發(fā)光效果呈現(xiàn)三維立體化特征，同時由于所述車燈配光紋對位于內(nèi)配光鏡里側(cè)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了有效的遮擋美化，令光學(xué)系統(tǒng)在車燈外觀上不可見。即使是不點(diǎn)燈的情況下，所述車燈配光紋也可以通過環(huán)境光線進(jìn)行不同角度的折射進(jìn)而對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行遮擋美化。

本發(fā)明還公開了一種車燈配光紋設(shè)計生成方法，可用于生成上述車燈配光紋，其可以包括以下步驟：

a.定義一個要在其上生成車燈配光紋的平面或曲面的封閉區(qū)域。對于平面的封閉區(qū)域，其邊界應(yīng)為折線。對于曲面的封閉區(qū)域，其邊界是由若干平面截割所述曲面得到的曲線經(jīng)過首尾順次連接并最終閉合形成的。所述配光紋都是要設(shè)置在某個具體的實體表面上，當(dāng)實體表面的邊界為曲線時，可以用無限趨近的方式，用符合配光紋生成要求的上述封閉區(qū)域的邊界代替實體表面的實際邊界。

b.對于平面的所述封閉區(qū)域，將所述封閉區(qū)域劃分成多個多邊形的小單元區(qū)域，每相鄰兩個所述小單元區(qū)域共用一條多邊形的邊，至少有兩個所述小單元區(qū)域的形態(tài)、大小不完全相同；對于曲面的所述封閉區(qū)域，將一個與該封閉區(qū)域存在投影關(guān)系的過渡平面區(qū)域(也是有限封閉區(qū)域，其邊界與所述封閉區(qū)域完全對應(yīng))劃分成多個多邊形的小單元區(qū)域，每相鄰兩個所述小單元區(qū)域共用一條多邊形的邊，至少有兩個所述小單元區(qū)域的形態(tài)、大小不完全相同。理論上，所述過渡平面區(qū)域可以有無數(shù)個，實踐中，最好選取能使其上的點(diǎn)、線及其位置在依所述投影關(guān)系投影到所述封閉區(qū)域上以后不發(fā)生大的畸變的過渡平面區(qū)域。

c.在每個所述小單元區(qū)域內(nèi)取一個內(nèi)點(diǎn)(即所述小單元區(qū)域的邊界之內(nèi)的任意點(diǎn))。

d.對于平面的所述封閉區(qū)域，將所述內(nèi)點(diǎn)向所述封閉區(qū)域的一側(cè)垂直偏移一定距離，形成偏移點(diǎn)；對于曲面的所述封閉區(qū)域，將所述小單元區(qū)域的邊界以及其各自的內(nèi)點(diǎn)按照所述投影關(guān)系投影到所述封閉區(qū)域上，分別形成投影線和投影點(diǎn)，將所述投影點(diǎn)向所述封閉區(qū)域的一側(cè)沿所述封閉區(qū)域在該投影點(diǎn)的法向偏移一定距離，形成偏移點(diǎn)。

e.對于平面的所述封閉區(qū)域，以各個所述小單元區(qū)域為底面，以相應(yīng)的所述偏移點(diǎn)為頂點(diǎn)構(gòu)建棱錐；對于曲面的所述封閉區(qū)域，以各個所述小單元區(qū)域?qū)?yīng)的投影線圍成的區(qū)域為底面，以相應(yīng)的所述偏移點(diǎn)為頂點(diǎn)構(gòu)建類棱錐，生成車燈配光紋，所述類棱錐區(qū)別于所述棱錐之處為所述類棱錐的底面為曲面。

圖3-7所示是在一個平面上生成所述配光紋的具體實施步驟。

步驟a.定義要在其上生成車燈配光紋的平面封閉區(qū)域，也就是定義要生成車燈配光紋的區(qū)域的邊界。

步驟b.如圖3所示，在所述封閉區(qū)域內(nèi)隨機(jī)取多個離散點(diǎn)。這些離散點(diǎn)的個數(shù)可根據(jù)需要確定。離散點(diǎn)越密集，所形成的車燈配光紋的棱錐越多。所述離散點(diǎn)應(yīng)能較為均勻地遍布整個所述封閉區(qū)域。所述離散點(diǎn)可以位于所述封閉區(qū)域的邊界上。

根據(jù)所述多個離散點(diǎn)生成泰森多邊形(voronoi圖)。如圖4所示，每相鄰兩個離散點(diǎn)之間為多邊形的一條邊。取離散點(diǎn)和生成泰森多邊形優(yōu)選通過軟件實現(xiàn)。

步驟c.確定并選取各個所述泰森多邊形的幾何中心點(diǎn)，并將其作為小單元區(qū)域的內(nèi)點(diǎn)，如圖5所示。

步驟d.向所述封閉區(qū)域所在平面的一側(cè)空間垂直偏移所述幾何中心點(diǎn)相同的高度，得到偏移點(diǎn)，如圖6所示。

步驟e.以所述泰森多邊形為底面、以相應(yīng)的所述偏移點(diǎn)為棱錐頂點(diǎn)，構(gòu)建各棱錐，最終生成車燈配光紋，如圖7所示。