投影装置、车灯及交通工具的制作方法

本技术涉及显示，特别涉及一种投影装置、车灯以及交通工具。

背景技术：

1、随着全球经济的发展，机动车的市场保有量逐年递增，特别是在夜间行驶时，驾驶员经常会开启远光灯以增加自己的视野范围，而在车辆交会、超车时，远光灯让来车的驾驶员、或者迎面而来的行人产生眩晕，增加交通事故的概率。为了防止对方驾驶员和行人眩晕，具有自适应行驶灯光(adaptive driving beam，adb)功能的车灯显得非常有必要。

2、除了adb功能之外，由现有技术已知，利用投影系统将图案投射到机动车前面的地面上，由其生成的图像能用于与来车驾驶员或行人等其它交通参与者进行交互(例如，作为警告信号、提示信号、箭头、三角形、文字等)，由此可确保如保持车距，改善驾驶体验和提高行车以及行人安全，降低交通事故发生率。

3、但是在现有技术方案中，一个车灯中的远光灯(包含adb功能)、近光灯、还有投影系统分为三个灯组和三个光学系统，系统复杂度较高，成本较高、尺寸也较大。

技术实现思路

1、本技术提供了一种投影装置，可用于机动车的车灯系统，实现包含adb的远光、近光、以及投影交互等功能，解决了现有车灯复杂度高、成本高、尺寸大的问题。

2、第一方面，本技术提供了一种投影装置，该投影装置包括：三色光源，准直组件，空间光调制组件和投影镜头；所述三色光源，用于将三色光束发送给所述准直组件，其中，所述三色光束包括红光、绿光和蓝光；所述准直组件，用于将所述三色光束准直，将准直后的三色光束发送给所述空间光调制组件；所述空间光调制组件，用于对接收到的三色光束进行相位调制，将调制后的光束汇聚到所述投影镜头的焦平面，形成待投影的全息图；所述投影镜头，用于将所述待投影的全息图投射出去。

3、在本技术实施例中，采用空间光调制组件对三色光束进行相位调制得到待投影的全息图，能量利用率可以达到80％甚至以上，能量利用率的提升非常明显。而且，在该投影装置应用于机动车上时，可实现远光照明、近光照明、以及自定义图案投影等功能，无需再采用三个独立的光学系统去分别实现这三个功能，具有结构紧凑，尺寸小、成本低、效率高等优点。

4、结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述空间光调制组件的焦平面与所述投影镜头的焦平面重合，使得投射出的图案保持清晰稳定。

5、结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述空间光调制组件包括空间光调制器，其中，所述空间光调制器加载计算机生成的全息图(cgh)，对接收到的三色光束进行相位调制，将调制后的光束汇聚到所述投影镜头的焦平面，形成待投影的全息图。本实施例中，cgh中叠加了汇聚的功能，空间光调制器对接收到的三色光束进行相位调制之后，输出的光束就会汇聚，形成待投影的全息图，结构非常简单。

6、当然，cgh中也可以不叠加汇聚功能，通过增加汇聚组件来实现汇聚功能。此时，所述空间光调制组件包括空间光调制器和汇聚组件；所述空间光调制器加载cgh，相位调制三色光束之后，通过汇聚组件分别汇聚调制后的三色光束，得到所述待投影的全息图。其中，汇聚组件132可以是一个透镜，也可以是多个透镜组成的透镜组。

7、进一步地，空间光调制器上加载cgh的频率或三种颜色的光的切换频率大于75hz，就不会使人产生眩晕的感觉，且人眼感知到的是红绿蓝三种颜色叠加后的白色照明效果。

8、示例性地，三色光源包括：至少1个红色光源，至少1个绿色光源和至少1个蓝色光源；或者，三色光源110可包括至少一个可调谐的光源，可分时发送红光、绿光和蓝光。以上单色光源和可调谐光源可以为光纤激光器、固体激光器、半导体激光器、甚至是发光二极管(light-emitting diode，led)等相干或者部分相干光源中的任意一种。

9、结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述空间光调制组件包括三个空间光调制器和合束器，其中，三个空间光调制器分别与所述红光、绿光和蓝光一一对应，每个空间光调制器加载对应颜色光束对应的cgh，相位调制对应颜色光束，输出汇聚的对应颜色光束；所述合束器，用于将调制后的红光、绿光和蓝光合成一束光，得到所述待投影的全息图。

10、示例性地，cgh中可以不叠加汇聚功能，通过增加汇聚组件来实现汇聚功能。此时，所述空间光调制组件包括三个空间光调制器、汇聚组件和合束器，其中，三个空间光调制器分别与所述红光、绿光和蓝光一一对应，每个空间光调制器加载对应颜色光束对应的cgh，相位调制对应颜色的光束；所述汇聚组件，用于分别汇聚所述调制后的红光、绿光和蓝光；所述合束器，用于将汇聚后的红光、绿光和蓝光合成一束光，得到所述待投影的全息图。

11、结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述空间光调制组件包括空间光调制器和合束器，其中，所述空间光调制器的三个不同区域分别与所述红光、绿光和蓝光一一对应，每个区域加载对应颜色光束对应的cgh，相位调制对应颜色光束，输出汇聚的对应颜色光束；所述合束器，用于将调制后的红光、绿光和蓝光合成一束光，得到所述待投影的全息图。

12、进一步地，由于三个空间光调制器或一个空间光调制器的三个区域可以同时相位调制接收到的光束，此时cgh的刷新率大于25hz，人眼不会感到闪烁，人不会产生眩晕的感觉。

13、示例性地，在上述第三种或第四种可能的实现方式中，三色光源包括至少1个红色光源，至少1个绿色光源和至少1个蓝色光源；其中，单色光源和可调谐光源可以为光纤激光器、固体激光器、半导体激光器、甚至是led等相干或者部分相干光源中的任意一种。

14、在上述两种实施例中，三种颜色的光束可以同时输出，一个空间光调制对应一种颜色的光，或者空间光调制器的一个区域对应一种颜色的光，无需对三色光源和空间光调制器进行同步控制，控制算法相对简单。

15、结合第一方面的第二种到第四种可能的实现方式中的任一种，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述投影装置应用于交通工具上，所述投影装置还包括控制器，用于根据所述交通工具上的传感装置传来的信号，生成所述cgh，并将所述cgh加载到所述空间光调制器上。其中，交通工具包括但不限于车、船、飞机等。

16、结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，在交通工具上的投影装置开启时，所述控制器将初始的cgh加载到所述空间光调制器上，再根据车上传感装置传来的信号刷新所述cgh。投影装置可以实现实时刷新，根据传感装置探测到信息，调整输出的光型，提高驾驶的安全性。

17、结合第一方面的第二种至第六种中任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述空间光调制器为偏振相关器件，所述投影装置还包括偏振转换器(pcs)，所述pcs位于所述三色光源与所述空间光调制器之间，用于将所述三色光源输出的每种颜色的光的偏振态调整到与所述空间光调制器所需的偏振态一致，提高空间光调制器的工作效率。

18、结合第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述三色光束中不同颜色的光到达所述空间光调制组件的时间不同。当红光到达空间光调制器时，在空间光调制器上加载红光对应的cgh；当绿光到达空间光调制器时，在空间光调制器上加载绿光对应的cgh；当蓝光到达空间光调制器时，在空间光调制器上加载蓝光对应的cgh。

19、结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述三色光束中不同颜色的光入射到所述空间光调制组件的入射角相差10°以内，或者5°以内，确保成像效果足够好。此外，三种颜色的光入射到空间光调制器131上的入射方向与空间光调制器131的发现夹角越小，调制效率越高，通常情况下，该夹角不超过40°。

20、结合上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述待投影的全息图在所述空间光调制组件的焦平面上的清晰度高于在其他位置的清晰度。

21、结合上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述投影装置应用在交通工具上，所述投影镜头将所述待投影的全息图投射出去，其中，所述待投影的全息图包括远光灯的光强分布信息、近光灯的光强分布信息以及自定义图案中的任一个或多个，也就是说，投影装置可以实现远光照明、近光照明、图案投影中的至少一种功能，无需再采用三个独立的光学系统去分别实现这三个功能，具有结构紧凑，尺寸小、成本低等优点。

22、结合上述任一种可能的实现方式，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，所述三色光源通过至少一根光纤或光波导将所述三色光束发送到所述准直组件。三色光源可以拉远到其他位置，有利于节省空间和散热。例如，当投影装置应用到交通工具中时，三色光源可以拉远到交通工具中空间较大的位置，散热方便，而且充分利用空间。

23、第二方面，本技术提供一种车灯，所述车灯包括如第一方面以及第一方面所有可能的实现方式中任一种所述的投影装置。本实施例的车灯可以实现远光光照、近光光照以及图案投影的功能，相当于集成了三种照明系统，结构简单，成本低。

24、第三方面，本技术提供一种交通工具，包括如第一方面以及第一方面所有可能的实现方式中任一种所述的投影装置，其中，交通工具包括但不限于车、船、飞机等。

25、结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述交通工具包括传感装置，用于探测前进方向上的各种信息，以机动车为例，探测的信息包括但不限于对面来车、障碍物、动物、红绿灯、行人等交通参与者的位置等；空间光调制组件会根据探测的信息对接收到的光束进行相位调制，从而形成不同的全息图，投射出不同的光形。

26、示例性地，所述传感装置包括相机、摄像头、激光雷达、毫米波雷达中的任一个或多个。

27、第四方面，本技术提供了一种投影方法，应用于投影装置中，该投影装置包括：三色光源，准直组件，空间光调制组件和投影镜头；所述投影方法包括：通过三色光源生成三色光束，其中，所述三色光束包括红光、绿光和蓝光；通过准直组件对所述三色光束进行准直；通过空间光调制组件对准直后的三色光束进行相位调制，将调制后的光束汇聚到投影镜头的焦平面，形成待投影的全息图；通过投影镜头将所述待投影的全息图投射出去。

28、在本技术实施例中，采用空间光调制组件对三色光束进行相位调制得到待投影的全息图，能量利用率可以达到80％甚至以上，能量利用率的提升非常明显。而且，该投影装置可以实现多种不同光形的输出，以该投影装置应用于机动车上为例，该投影装置可实现远光照明、近光照明、以及自定义图案投影等功能中的任一种或多种功能，甚至可以同时实现三种功能，无需再采用三个独立的光学系统去分别实现这三个功能，具有结构紧凑，尺寸小、成本低等优点。