本发明涉及车灯技术领域，尤其涉及一种厚壁件光学结构、车灯及车辆，厚壁件光学结构包括初级光学单元，包括入光准直部和出光部，入光准直部将光源发出的光线进行准直，出光部将入光准直部准直的光线汇聚至点O；次级光学单元，包括入光面和全反面，入光面用于供点O处的光线折射后进入，全反面用于将进入入光面的部分光线反射后射出。通过入光准直部将光源发出的光线准直为近似平行光，再通过出光部将光线汇聚至点O，点O处的光线再发散进入入光面，进入入光面的光线，一部分光线直接射出，一部分光线则经过全反面的反射后射出，入光面与全反面共同作用，提升点亮的均匀性，同时有别于花纹扩散，其能够让出射的光线的角度相对集中。