本實用新型涉及車燈，具體地，本實用新型涉及一種智能車燈模組。更具體地，本實用新型涉及一種智能車燈模組用中繼透鏡組及其應用。所述一種智能車燈模組安形成的暗區(qū)只有對方駕駛員在不同位置時的頭部的大小，其他空間依然保持完全沒有目標時的高亮度照明，這樣對方不會被炫目。

背景技術：

隨著車輛夜間行駛安全問題日益突出，越來越對的汽車相關制造商在研發(fā)新型智能車燈技術。所謂新型智能車燈技術主要是以同時實現AFS和ADB功能為目的開發(fā)的光型可變車燈。

舉例來說，具有ADB功能的大燈，配合車輛的探測系統(tǒng)。在偵測發(fā)現道路上其他參與者(比如相向、同向行駛的車輛或行人等)處于大燈照明的某一區(qū)間內時，系統(tǒng)可智能的調節(jié)該區(qū)間的照明亮度，避免對被照明者形成危險的炫目，而沒有其他道路參與者的空間繼續(xù)保持高亮度的照明。在這樣的技術支持下，既能保證我方(搭載LED自適應大燈的汽車駕駛員)的前方高質量照明，又不會對道路上其他參與者(比如相向、同向行駛的車輛或行人等)形成危險的炫目，保證了道路上各方的夜間駕駛安全。

現有的解決方案之一，是所謂的基于MATRIX技術的矩陣大燈，這種技術方案將整個前照燈的照明空間連續(xù)的分割成不同的區(qū)塊，每個區(qū)塊由數量不同的LED來負責照明，通過熄滅特定區(qū)塊的LED，可以提供最小約1°的暗區(qū)。

不過包括上述矩陣大燈技術方案在內，現有實現這種照射范圍可調的燈具，都存在一個共同的問題，那就是系統(tǒng)形成暗區(qū)的最小角度依然太大。也就是說，形成的暗區(qū)雖然可以使得目標車輛的駕駛員不炫目，但是暗區(qū)的范圍也已經大大超過目標所需的車寬，造成我方需要照明區(qū)域的損失。例如前面提到的矩陣大燈，最小可提供1°的暗區(qū)。該暗區(qū)的實際橫向寬度視目標與我方距離而定的，比如在ADB希望發(fā)揮作用的400米處，暗區(qū)的寬度為(400米*tan 1°)＝6.98米，而實際車寬(以普通乘用車為例)約1.9米，顯然暗區(qū)過大了。

所謂ADB功能，最理想的情況是，由智能大燈形成的暗區(qū)只有對方駕駛員在不同位置時頭部的大小，其他空間依然保持完全沒有目標時的高亮度照明，這樣對方不會被炫目，我方也可以盡可能的照亮行駛路線上的任何區(qū)域。

技術實現要素：
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本實用新型的目的是為了改進上述問題，提供一種智能車燈模組用中繼透鏡組及其應用，所述智能車燈模組的汽車頭燈照明采用高分辨率大燈。

本實用新型一種智能車燈模組用中繼透鏡組技術方案如下：

一種智能車燈模組用中繼透鏡組，所述智能車燈模組包括：激光光源陣列，激光準直單元，透射式熒光輪，DMD芯片系統(tǒng)及投影透鏡組，

激光光源陣列包含多顆大功率藍光半導體激光元件，

激光準直單元包含與所述激光光源陣列的LED光源元件一一對應的透鏡，以收集各激光光源發(fā)出的光線，并將所述激光光源光線準直為平行光，

透射式熒光輪將由激光光源陣列產生、激光準直單元準直為平行光的藍色單波長小光斑照射在熒光輪入射面，轉換成符合車燈照明需要的白色復合光譜，在熒光輪的背面輸出，

其特征在于，

所述中繼透鏡組設置于動態(tài)透射式熒光輪和DMD芯片系統(tǒng)之間，包括：第一透鏡單元，反射鏡及第二透鏡單元，

所述第一透鏡單元安裝于熒光輪出光面，即熒光輪背后，將由熒光輪轉換出的朗伯分布的白光收集，

所述反射鏡接受來自第一透鏡單元的白光，并將所述白光反射至第二透鏡單元，

由第一透鏡單元經反射鏡反射至第二透鏡單元的光學路徑呈“Z”型分布。

根據本實用新型，在中繼透鏡組的光路內，采用反射鏡，在適當的位置折疊光路，使得整個模組的體積或者某一方向上的尺寸可以明顯減小，適應車燈內部的器件布局需要。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述中繼透鏡組第二透鏡單元將由熒光輪轉換出的朗伯分布的白光收集后，照射在設置于中繼透鏡組后方的DMD芯片上，以便DMD 芯片執(zhí)行空間光調制。

然后，由投影透鏡組將經過DMD調制過的光線放大投影出去，形成車燈的最終照明光型。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述第一透鏡單元設置于動態(tài)投射式熒光輪背后，包括第一、二兩塊透鏡，所述中繼透鏡組一共包含三塊透鏡和一塊反射鏡，以將熒光輪背面已經轉換為白色的光斑發(fā)出的光線收集起來，并且將上述白色光斑通過中繼透鏡組放大成像于DMD芯片的工作面上，放大后的光斑尺寸與DMD的微鏡陣列工作面尺寸一致。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述反射鏡處于中繼透鏡組中的第二和第三塊透鏡之間，以將整個第一，第二透鏡的光軸在反射鏡處折疊，使得光軸偏轉，成為第三塊透鏡的光軸。

根據本實用新型所述特征，原本三塊透鏡的共光軸時的工作距離較長，達到98mm，若依次展開，占用車燈內寶貴空間。若原本的中繼透鏡組在俯視角下的投影尺寸將達到81*55mm，采用在適當位置加入反射鏡，將整體光路折疊后，中繼透鏡組的上述投影尺寸將縮小為61*38mm。

根據本實用新型，為達到相同的效果，所述透鏡可作多種組合，關鍵是實現了上述的將熒光輪背后白色光斑放大成像至DMD工作面的任務，現在的設計器放大率為4.12倍，以達到本實用新型光學設計的關鍵。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述第二透鏡單元設置于反射鏡與DMD芯片正面之間光路上。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述第三透鏡與第一，二透鏡的光軸的夾角為130°±15°。

根據本實用新型所述一種智能車燈模組用中繼透鏡組，其特征在于，

所述反射鏡位于第二塊透鏡出光面后光軸方向上17.8mm±11mm 高度位置。

根據本實用新型，通過安裝在透鏡前的鍍膜反光鏡陣列，將左右兩個方向射來的準直光線全部反射向同一方向，即所有激光器發(fā)出的光線，已全部準直為相同方向的平行光，激光準直單元沿著安裝于模組上方的匯聚透鏡組的光軸進入匯聚透鏡組。通過匯聚透鏡組將所有激光器發(fā)出的光線匯聚于熒光陶瓷的正面上的一個點。

根據本實用新型，輸出的光斑空間能量分布為朗伯型。同時由于激光照射功率比較大，采用動態(tài)旋轉的熒光輪的方案，避免激光長時間照射同一點導致熒光陶瓷損壞。

熒光輪背面的白色光斑的尺寸形狀，與照射在其正面的激光光斑對應，但都遠小于DMD工作面的尺寸。中繼透鏡組經過設計，可以將熒光輪背面的白色光斑放大后成像于DMD芯片的工作面上，尺寸符合 DMD工作面的要求，盡量避免光線照射到工作面以外的區(qū)域，提高效率。

DMD芯片是一種由德州儀器公司開發(fā)、生產，用以實現電子輸入、光學輸出的微機電系統(tǒng)(MEMS)，開發(fā)人員可借助該系統(tǒng)執(zhí)行高速、高效及可靠的空間光調制。

根據本實用新型所述智能車燈模組用中繼透鏡組的應用，用于一種智能車燈模組，所述智能車燈模組包括：激光光源陣列，激光準直單元，動態(tài)透射式熒光輪，DMD芯片系統(tǒng)及投影透鏡組，

激光光源陣列組包含多顆大功率藍光半導體激光元件，

激光準直單元包含了與所述LED光源數量一一對應的透鏡，以收集各激光光源發(fā)出的光線，并將所述激光光源光線準直為平行光，

動、靜態(tài)透射式熒光輪將由激光光源陣列產生、照射在熒光輪入射面，即正面的藍色單波長小光斑，轉換成符合車燈照明需要的白色復合光譜，在熒光輪的背面輸出，

其特征在于，

當DMD工作面內的某一像素處于“開”狀態(tài)時，通過中繼透鏡組來的光線，會被DMD上的這一特定像素的反射進入投影透鏡組的入瞳范圍，從而被投影透鏡組投射出去(在屏幕上)形成一個點亮的像素，如果某一像素處于“關”狀態(tài)，那么將把照射在其上的光線反射進入布置于DMD芯片系統(tǒng)內的吸光器，由于該像素上的光線未被投影透鏡組接受到，所以(在屏幕上)相應的會形成暗像素。

根據本實用新型，每一個DMD都含有最多200萬個獨立控制的微鏡(構建于相應的CMOS存儲單元上)(已知技術)。

每一個DMD都含有最多200萬個獨立控制的微鏡(構建于相應的CMOS存儲單元上)。在運行期間，DMD控制器為每個基本存儲單元加載一個“1”或一個“0”。接下來會施加鏡像復位脈沖，這會引起每個微鏡靜電偏離大約一個鉸鏈，從而達到相應的+/-12°狀態(tài)。由于會受到兩個彈簧頂針的阻力而物理停止，這兩個有效狀態(tài)的偏離角度是可重復的。在投影系統(tǒng)中，+12°狀態(tài)對應“開”像素， -12°狀態(tài)對應“關”像素。通過對每個鏡片的開/關占空比進行編程來創(chuàng)建灰度圖形，并且可以多路復用多個光源以創(chuàng)建RGB全彩圖像。在其他應用中，+/-12°狀態(tài)為兩個通用輸出端口提供一個圖形及其反向圖形。

根據本實用新型所述所述一種智能車燈模組，投影透鏡組的目的在于，將經過DMD調制過的光線放大投影出去，形成車輛最終的照明光型。

具體來說，當DMD工作面內的某一像素處于“開”狀態(tài)時，通過中繼透鏡組來的光線，會被DMD上的這一特定像素的反射進入投影透鏡組的入瞳范圍，從而被投影透鏡組投射出去(在屏幕上)形成一個點亮的像素，如圖6所示。如果某一像素處于“關”狀態(tài)，那么將把照射在其上的光線反射進入布置于DMD芯片系統(tǒng)內的吸光器，由于該像素上的光線未被投影透鏡組接受到，所以(在屏幕上)相應的會形成暗像素。

根據本實用新型，整套光學設計方案的工作過程是，由藍色激光光源和激光準直單元形成匯聚光斑；照射在透射式動態(tài)熒光輪上，由熒光陶瓷將單色藍光轉換成白色復合波長光線；中繼透鏡組收集熒光輪背面發(fā)出的光線，并將熒光輪背面的白色光斑成像于DMD芯片表面上工作區(qū)域內；DMD根據實際車載智能大燈的需求，打開或者關閉其上的各種可控像素，具體為打開的像素將可使得該像素上反射的光線進入后續(xù)投影透鏡組，從而被投影出去形成照明像素，而被DMD芯片關閉的像素，將使得該像素上光線偏折、無法進入后續(xù)的投影透鏡組，從而形成暗像素；最終處于打開狀態(tài)的像素上的反射光線將進入投影透鏡組，從而被投影出去，形成智能車載大燈所需的明暗照明圖形。

根據本實用新型，采用激光光源陣列，將多束激光匯聚于熒光輪的一點；熒光輪采用透射式方案，并且是動態(tài)旋轉的，將照射于熒光輪正面的單色激光光斑轉換為復色白光在熒光輪的背面輸出；采用中繼透鏡組，將熒光輪背面的白色光斑成像于DMD芯片的工作面上，并且采用反射鏡將整個模組的光路在適當位置折疊，形成“Z”字形分布，縮小整個模組的體積；采用多片透鏡形成投影透鏡組，將DMD 上處于“開”狀態(tài)的像素的反射光線投影出去，形成車輛前照燈照明。利用DMD芯片作為高分辨率光閥器件的特性，實現ADB功能的超高分辨率，為智能大燈的各種功能提供保障。

根據本實用新型，采用DMD數字微鏡器件，與激光陣列光源，動態(tài)透射型熒光陶瓷組合，創(chuàng)造了一種新的車燈照明光學模組設計方案，提供了一種實現高分辨率智能大燈的光學解決方案。并且該方案采用激光光源，由激光、準直陣列形成的光斑會遠小于LED光源，因此整個系統(tǒng)的體積會大幅縮小，并且重要的是，系統(tǒng)的光學效率會高于采用LED光源的類似裝置。

根據本實用新型，既能保證我方(搭載本實用新型技術方案的 LED自適應大燈的汽車駕駛員)的前方高質量照明，又不會對道路上其他參與者(比如相向、同向行駛的車輛或行人等)形成危險的炫目，保證了道路上各方的夜間駕駛安全。

附圖說明

圖1為采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組結構示意圖。

圖2A，圖2B分別為采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組的激光光源陣列立體示意圖。

圖3A-圖3B分別為圖2A及圖2B的激光光源陣列二側視圖。

圖3C為圖3B的A-A處剖視圖，顯示激光準直單元將光線沿著安裝于模組上方的匯聚透鏡組的光軸進入匯聚透鏡組，匯聚于熒光陶瓷正面上的點的工作示意圖。

圖4A,圖4B分別為透射式動態(tài)熒光輪立體圖。

圖4C-圖4D分別為透射式動態(tài)熒光輪主視圖、俯視圖及側視圖。

圖4E為采用本實用新型中繼透鏡組的車用超高光通量光源模組工作示意圖。

圖4F為圖4E的A-A向剖視圖。

圖5A-圖5C分別為采用本實用新型中繼透鏡組的智能車燈模組結構的中繼透鏡組的主視圖、仰視圖及側視圖。

圖5D為圖5C的智能車燈模組結構的中繼透鏡組的A-A向剖視圖。

圖6A為采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組結構的投影透鏡組與DMD芯片系統(tǒng)立體示意圖。

圖6B為采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組結構的投影透鏡組與DMD芯片系統(tǒng)一側視圖。

圖6C為圖6B的A-A向剖視圖，顯示本實用新型的一種智能車燈模組結構的DMD芯片系統(tǒng)工作面內的像素處于“關”狀態(tài)示意圖。

采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組結構的DMD芯片系統(tǒng)工作面內的像素處于“開”、“關”態(tài)示意圖。

圖7為采用本實用新型中繼透鏡組的一種智能車燈模組結構的核心部件及光學路程示意圖，其中，顯示了智能車燈模組結構的DMD 芯片系統(tǒng)工作面內的像素處于“開”、“關”態(tài)的光學路程，并展示了中繼透鏡組通過反射鏡將整個模組的光路在適當位置折疊，形成“Z”字形分布，縮小整個模組體積的意圖。

圖8，同圖3C,顯示激光準直單元將光線沿著安裝于模組上方的匯聚透鏡組的光軸進入匯聚透鏡組，匯聚于熒光陶瓷正面上的點的工作示意圖。

圖9A為采用本實用新型中繼透鏡組的車用超高光通量光源模組工作原理示意圖。

圖9B為圖9A側視圖。

圖9C為圖9B的A-A向剖視圖。

圖10為由激光光陣列和熒光輪構成的車用超高光通量光源模組零件爆炸示意圖。

圖中，1-1為激光光源陣列，2為激光準直單元，3為透射式動態(tài)熒光輪，4為中繼透鏡組，5-1為DMD芯片系統(tǒng)，5-2為DMD芯片工作面，6為投影透鏡組，7為匯聚透鏡組，8為激光光源散熱系統(tǒng)， 9為安裝支架，10為準直透鏡陣列，11為半導體激光器陳列，12為匯聚激光斑，13為鍍膜反光鏡陣列，14為光線吸收體。

具體實施方式

實施例

一種新型智能車燈模組，包括：包含16-42顆大功率藍光半導體激光元件的激光光源陣列，激光準直單元，動態(tài)透射式熒光輪，中繼透鏡組，DMD芯片系統(tǒng)及投影透鏡組，

激光準直單元包含了與所述LED光源數量一一對應的透鏡，以收集各激光光源發(fā)出的光線，并將所述激光光源光線準直為平行光，

動態(tài)透射式熒光輪將由激光光源陣列產生、照射在熒光輪入射面，即正面的藍色單波長小光斑，轉換成符合車燈照明需要的白色復合光譜，在熒光輪的背面輸出，

中繼透鏡組安裝于熒光輪出光面，即背面后方，將由熒光輪轉換出的朗伯分布的白光收集，并照射在中繼透鏡組后方的DMD芯片上，

DMD芯片是用以實現電子輸入、光學輸出的微機電系統(tǒng)(MEMS)，執(zhí)行空間光調制，

投影透鏡組將經過DMD調制過的光線放大投影出去，形成車燈的最終照明光型。

根據本實用新型，通過安裝在透鏡前的鍍膜反光鏡陣列，將左右兩個方向射來的準直光線全部反射向同一方向，即所有激光器發(fā)出的光線，已全部準直為相同方向的平行光，激光準直單元沿著安裝于模組上方的匯聚透鏡組的光軸進入匯聚透鏡組。通過匯聚透鏡組將所有激光器發(fā)出的光線匯聚于熒光陶瓷的正面上的一個點，如圖3C，圖 4F,圖8所示。

根據本實用新型，輸出的光斑空間能量分布為朗伯型。同時由于激光照射功率比較大，采用動態(tài)旋轉的熒光輪的方案，避免激光長時間照射同一點導致熒光陶瓷損壞，如圖4A-F，圖10所示。

熒光輪背面的白色光斑的尺寸形狀，與照射在其正面的激光光斑對應，但都遠小于DMD工作面的尺寸。中繼透鏡組經過設計，可以將熒光輪背面的白色光斑放大后成像于DMD芯片的工作面上，尺寸符合 DMD工作面的要求，盡量避免光線照射到工作面以外的區(qū)域，提高效率，如圖5D,圖7所示。

DMD芯片是一種由德州儀器公司開發(fā)、生產，用以實現電子輸入、光學輸出的微機電系統(tǒng)(MEMS)，開發(fā)人員可借助該系統(tǒng)執(zhí)行高速、高效及可靠的空間光調制。每一個DMD都含有最多200萬個獨立控制的微鏡(構建于相應的CMOS存儲單元上)。

具體來說，當DMD工作面內的某一像素處于“開”狀態(tài)時，通過中繼透鏡組來的光線，會被DMD上的這一特定像素的反射進入投影透鏡組的入瞳范圍，從而被投影透鏡組投射出去(在屏幕上)形成一個點亮的像素，如圖6C所示。如果某一像素處于“關”狀態(tài)，那么將把照射在其上的光線反射進入布置于DMD芯片系統(tǒng)內的吸光器，由于該像素上的光線未被投影透鏡組接受到，所以(在屏幕上)相應的會形成暗像素。在運行期間，DMD控制器為每個基本存儲單元加載一個“1”或一個“0”。接下來會施加鏡像復位脈沖，這會引起每個微鏡靜電偏離大約一個鉸鏈，從而達到相應的+/-12°狀態(tài)。由于會受到兩個彈簧頂針的阻力而物理停止，這兩個有效狀態(tài)的偏離角度是可重復的。在投影系統(tǒng)中，+12°狀態(tài)對應“開”像素，-12°狀態(tài)對應“關”像素。通過對每個鏡片的開/關占空比進行編程來創(chuàng)建灰度圖形，并且可以多路復用多個光源以創(chuàng)建RGB全彩圖像。在其他應用中，+/-12°狀態(tài)為兩個通用輸出端口提供一個圖形及其反向圖形。

根據本實用新型，采用DMD數字微鏡器件，與激光陣列光源，動態(tài)透射型熒光陶瓷組合，創(chuàng)造了一種新的車燈照明光學模組設計方案，提供了一種實現高分辨率智能大燈的光學解決方案。并且該方案采用激光光源，由激光、準直陣列形成的光斑會遠小于LED光源，因此整個系統(tǒng)的體積會大幅縮小，并且重要的是，系統(tǒng)的光學效率會高于采用LED光源的類似裝置。

根據本實用新型，既能保證我方(搭載本實用新型技術方案的 LED自適應大燈的汽車駕駛員)的前方高質量照明，又不會對道路上其他參與者(比如相向、同向行駛的車輛等)形成危險的炫目，保證了道路上各方的夜間駕駛安全。