本发明涉及用于车辆的像素光前照灯，并且更具体而言，涉及这样的用于车辆的像素光前照灯：其能够借助于单个像素光模块来实施确保前方视场的功能和在道路表面上显示内容的功能两者。
背景技术：
车辆的前照灯的配置为对车辆的前方进行照明，并且是配置为通过经由这种照明而使驾驶员的前方视场具有宽的范围来避免事故的许多安全设备中的一个，其中，通过前照灯实现的光束图案可以是近光束(lb)模式、远光束(hb)模式或自适应行驶光束(adaptivedrivingbeam，adb)模式。
adb模式是以智能前照灯实现的一种类型的光束图案，并且是其中照明光的方向和角度根据行驶条件而自动受到控制的模式。adb模式是通过摄像机检测器来检测在前的车辆并且自动地将hb模式转变为lb模式以及将lb模式转变为hb模式的技术。具体而言，adb模式是这样的技术，其设计为当在hb模式接通的情况下出现对面车辆时，通过将hb模式转变为lb模式或者形成阴影区域来避免发生对在对面车辆中的驾驶员的眩光。
此外，作为智能前照灯的示例，已经开发了这样的技术：其在行进中的车辆前方的道路表面上显示内容(例如，人行横道指示和行人位置的指示等)，以向其它车辆的驾驶员或行人展示所述内容。
借助于前照灯来显示内容是这样的技术：其将点亮或熄灭的区域细分为像素，并且将被细分为像素的点亮或熄灭的区域控制为根据提供至道路表面或每个位置上的内容(即，信息)的形状而分别地接通或关断，这可以借助于常规数字微镜设备(dmd)芯片来实现。
dmd芯片具有布置为棋盘形状的成百上千个微镜，其中，所述微镜为承载电信号的多层金属，具有反射入射光的功能，并且响应于通过脉冲宽度调制(pwm)方法得到的数字输入信号而以极高的速度来执行独立的倾斜操作。
也即，所述微镜可以执行这样的倾斜操作：其响应于数字输入信号的开或关的状态而旋转+12度或-12度，并且利用在开状态停留的时间和在关状态停留的时间的比例来调节待照明的光的亮度。
在具有dmd光学系统的前照灯中，照射至外部的光束图案(例如，近光束、远光束、adb等)通过对应于每个像素的微镜的独立的倾斜操作而实现。通过利用这种功能，能够在行进中的车辆的前方的道路表面上显示任何必要内容(即，信息)。
如前所述，能够执行确保行进中的本车的前方视场的功能和在道路表面上显示内容(即，信息)的功能两者的常规前照灯配置为具有两种像素光模块，即：执行确保前方视场的功能的一种像素光模块和执行在道路表面上显示内容(即，信息)的功能的另一种像素光模块。当前系统具有这些缺点：其结构复杂，重量重，并且成本高。
尽管可以配置能够借助于单个像素光模块来执行确保本车的前方视场的功能和在道路表面上显示内容(即，信息)的功能两者的另一种系统，但是开发一种当执行这两种功能时能够确保足够量的光的技术是必要的。
公开于该本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
本发明的各个方面致力于提供一种通过dmd光学系统来实现像素光的前照灯，特别地，本发明涉及这样一种用于车辆的像素光前照灯，其配置为通过单个像素光模块来执行确保本车的前方视场的功能以及在道路表面上显示内容(即，信息)的功能两者，并且同时确保在执行两种功能时的足够量的光。
用于实现如前所述的方面的根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的像素光前照灯包括：光源模块，其包括光源、多个聚光透镜和荧光体；dmd光学系统，其包括所述光源模块和具有微镜的dmd芯片；以及成像透镜模块，其配置为用于向前投射由dmd光学系统反射的光，其中，聚光透镜包括第一聚光透镜以及第二聚光透镜和第三聚光透镜，所述第一聚光透镜设置在光源和荧光体之间，而所述第二聚光透镜和第三聚光透镜设置在这样的路径上：通过该路径，从第一聚光透镜发射的光入射在dmd芯片上；第二聚光透镜设置为面对荧光体；第三聚光透镜设置为远离第二聚光透镜，使得第三聚光透镜不与从荧光体发射的光的移动路径发生重叠；并且光源和第一聚光透镜以及dmd芯片和成像透镜模块配置为相对于透镜壳体倾斜。
本发明进一步包括反射镜，其设置在光源模块和dmd芯片之间，以将从光源模块发射的光反射至dmd芯片的微镜。
荧光体和第二聚光透镜与第三聚光透镜配置为固定至透镜壳体(其固定至车体)；光源、第一聚光透镜、dmd芯片、反射镜以及成像透镜模块配置为固定至与透镜壳体相分开的倾斜壳体。倾斜壳体配置为连接至被固定至透镜壳体的致动器，其中，倾斜壳体可以借助于致动器的操作而相对于透镜壳体以预定的角度倾斜。
成像透镜模块包括多个透镜，所述多个透镜设置为其中通过连接透镜的中心而形成的光轴成为直线。倾斜壳体配置为围绕枢转轴线倾斜，同时穿过在成像透镜模块中设置在最前方的透镜的光入射表面的中心，所述枢转轴线垂直于光轴。
在第一聚光透镜的光发射表面的中心与荧光体的光入射表面的中心重合时，倾斜壳体倾斜以使得第一聚光透镜的光发射表面的中心与第三聚光透镜的光入射表面的中心重合，或者，在第一聚光透镜的光发射表面的中心与第三聚光透镜的光入射表面的中心重合时，倾斜壳体倾斜以使得第一聚光透镜的光发射表面的中心与荧光体的光入射表面的中心重合。
当倾斜壳体倾斜以使得第一聚光透镜的光发射表面的中心与荧光体的光入射表面的中心重合时，从光源发射的白光在穿过荧光体时转变为黄光。从荧光体发射的黄光通过dmd光学系统和成像透镜模块而照射至本车的前方，以实现为lb模式、hb模式或者adb模式，从而用于确保前方视场。
此外，当倾斜壳体倾斜以使得第一聚光透镜的光发射表面的中心与第三聚光透镜的光入射表面的中心重合时，从光源发射的白光直接地入射在第三聚光透镜上。从第三聚光透镜发射的白光通过dmd光学系统和成像透镜模块而在行进的方向上照射至在车辆前方的道路表面上，并且同时，通过微镜的独立的倾斜操作而在道路表面上显示内容。
根据本发明的示例性实施方案，存在的有益效果为：光源模块、dmd光学系统和成像透镜模块的组件形成了单个像素光学模块，并且通过该单个像素光学模块能够执行确保本车的包括lb模式、hb模式和adb模式的前方视场的功能以及在道路表面上显示内容的功能两者，并且特别地，通过光源、第一聚光透镜、dmd芯片、反射镜和成像透镜模块的倾斜操作，能够确保当执行这两种功能时的足够量的光。
特别地，当自主车辆得到广泛使用时，本发明可以将具有各种信息的内容在行进方向上提供至车辆的前方的道路表面上，并且因此将大大有助于更加安全的自主驾驶和对行人的保护。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1、图2、图3和图4是这样的视图，其用于示出其中通过根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的像素光前照灯来确保本车的前方视场的状态。
图5、图6、图7和图8是这样的视图，其用于示出其中通过根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的像素光前照灯来在本车的前方的道路表面上显示内容的状态。
应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记指代本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。
如图1至图8所示，根据本发明的示例性实施方案的像素光前照灯包括：光源模块100，其包括光源110、多个聚光透镜120以及荧光体130；dmd光学系统200，其包括光源模块100和dmd芯片210，所述dmd芯片具有微镜211；以及成像透镜模块300，其用于投射由dmd光学系统200向其前方反射的光。
光源模块100、dmd光学系统200和成像透镜模块300的组件形成了一个像素光模块1。
光源110是输出白光的激光二极管。
聚光透镜120包括：第一聚光透镜121，其设置在光源110和荧光体130之间；以及第二聚光透镜122和第三聚光透镜123，它们设置在这样的路径上：通过该路径，从第一聚光透镜121发射的光入射在dmd芯片210上。
本发明进一步包括反射镜400，其设置在光源模块100和dmd芯片210之间，并且配置为将从光源模块100发射的光向dmd芯片210的微镜211反射。
当本发明的可能的实施方案配置为其中从光源模块100发射的光直接地入射在微镜211上时，在这种实施方案中不再需要反射镜400。然而，在本文中，将基于其中设置了反射镜400的配置来描述本发明的当前实施方案。
第一聚光透镜121配置为将从光源110发射的白光会聚，并且使光入射在荧光体130上，第二聚光透镜122配置为将从荧光体130发射的黄光会聚，并且使光入射在反射镜400上，而第三聚光透镜123配置为将从光源110发射的白光会聚，并且使光入射在反射镜400上。
换句话说，第二聚光透镜122设置为面对荧光体130，而第三聚光透镜123设置为远离第二聚光透镜122，其中第三聚光透镜不与从荧光体130发射的光的移动路径发生重叠。因此，在光源110和第一聚光透镜121面对荧光体130的情况下，从光源110发射的光通过第一聚光透镜121、荧光体130和第二聚光透镜122而入射在反射镜400上。而在光源110和第一聚光透镜121面对第三聚光透镜123而不是面对荧光体130的情况下，从光源110发射的光通过第一聚光透镜121和第三聚光透镜123而入射在反射镜400上。
为了使从第一聚光透镜121发射的光入射在荧光体130上或者第三聚光透镜123上，光源110和第一聚光透镜121、dmd芯片210、反射镜400以及成像透镜模块300配置为固定至与透镜壳体500相分开的倾斜壳体600。
换句话说，荧光体130以及第二聚光透镜122和第三聚光透镜123配置为固定至透镜壳体500(其固定至车体)，同时，光源110、第一聚光透镜121、dmd芯片210、反射镜400以及成像透镜模块300配置为固定至与透镜壳体500相分开的倾斜壳体600。倾斜壳体600配置为连接至被固定至透镜壳体500的致动器700，其中，倾斜壳体600借助于致动器700的操作而相对于透镜壳体500以预定角度倾斜。
致动器700配置为在设置于车辆中的电子控制单元(ecu)的控制下工作。
成像透镜模块300包括多个透镜，所述多个透镜设置为其中通过连接透镜的中心而形成的光轴l1为直线。成像透镜模块包括第一成像透镜311至第四成像透镜314，但是并不限于此。
第一成像透镜311可以包括配置为用于校正色差的双透镜，而第二成像透镜312和第三成像透镜313可以配置为调节从dmd芯片210反射的光的焦点和尺寸。至此，第二成像透镜312和第三成像透镜313中的任一个可以配置为：其中其位置借助于独立的致动机构而可以在向前和向后的方向上改变。第四成像透镜314可以是用于校正光的畸变的非球面透镜。
倾斜壳体600配置为其中其可以围绕枢转轴线l2而倾斜，所述枢转轴线垂直于光轴l1，同时穿过设置在最前方的透镜(即，在成像透镜模块300中的第四成像透镜314，如前所述)的光入射表面中心。
也即，在第一聚光透镜121的光发射表面的中心与荧光体130的光入射表面的中心重合的情况下(如图1、图2和图3所示)，倾斜壳体600可以倾斜以使得第一聚光透镜121的光发射表面的中心与第三聚光透镜123的光入射表面的中心重合，如图5至图7所示。
相反地，在第一聚光透镜121的光发射表面的中心与第三聚光透镜123的光入射表面的中心重合的情况下(如图5至图7所示)，倾斜壳体可以倾斜以使得第一聚光透镜121的光发射表面的中心与荧光体130的光入射表面的中心重合，如图1至图3所示。
另一方面，当倾斜壳体倾斜为其中第一聚光透镜121的光发射表面的中心与荧光体130的光入射表面的中心重合(如图1至图3所示)时，从光源110发射的白光会聚在第一聚光透镜121中并且入射在荧光体130上，荧光体130激发出黄光。激发的黄光通过第二聚光透镜122而会聚，并且通过反射镜400和dmd芯片210的微镜211而反射，并转而通过成像透镜模块300而照射至本车的前方。在此时，照射至车辆的前方的黄光实现为lb模式、hb模式或adb模式，以用于确保视场，如图4所示。
此外，当通过驱动致动器700，倾斜壳体600围绕枢转轴线l2而旋转，并且相对于透镜壳体500以预定角度倾斜时(其中，第一聚光透镜121的光发射表面的中心与第三聚光透镜123的光入射表面的中心重合)，从光源110发射的白光直接地入射在第三聚光透镜123上并且转而得到会聚，而从第三聚光透镜123发射的白光反射在反射镜400和dmd芯片210的微镜211上，并且随后通过成像透镜模块300而沿行进方向照射至车辆的前方的道路表面上。此时，仅lb照射至车辆的前方，其中前方视场得到确保，如图5所示，并且与此同时，通过微镜211的独立的倾斜操作，具有特定于其他车辆的驾驶员或行人的信息(例如，人行横道的指示、行人位置的指示等)的内容c显示在前方道路表面m1上。
如前所述，本发明的本示例性实施方案的益处在于，光源模块100、dmd光学系统200和成像透镜模块300的组件形成单个像素光模块1；通过该单个像素光模块1而执行了确保本车的包括lb模式、hb模式和adb模式的前方视场的功能以及在道路表面m1上显示内容c的功能两者，并且特别地，通过光源110、第一聚光透镜111、dmd芯片210、反射镜400和成像透镜模块300的倾斜操作，在执行这两种功能时能够确保足够量的光。
特别地，当自主车辆得到广泛使用时，根据本发明的示例性实施方案的系统可以提供具有各种信息的内容c至在行进方向上的车辆的前方的道路表面m1上，并且因此将大大有助于安全的自主驾驶和对行人的保护。
为了便于解释以及在所附权利要求中进行精确限定，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前方”、“后方”、“后面”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“外”、“向前”以及“向后”被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种替选形式和修改形式。发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。