一种新型DLP智能前照灯光学系统的制作方法

一种新型dlp智能前照灯光学系统
技术领域
1.本实用新型涉及车灯设计技术领域，尤其涉及一种新型dlp智能前照灯光学系统。


背景技术：

2.随着车灯智能化和像素化的演进，越来越多的投影成像技术被应用在车灯领域，投影技术的应用使得车灯照明更加精细、可控，带来更好的人车交互和照明体验；在众多的投影技术中(包括micro-led、dlp、液晶等)，dlp因其技术最为成熟、像素数最高，被越来越多的应用在车灯领域，并有从高端车型配备向中低端车型普及的趋势。
3.dlp即为数字光处理，先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于ti(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件—dmd(digital micromirror device)来完成可视数字信息显示的技术。
4.目前，dlp技术主要应用在室内投影系统上，应用在汽车前照灯上时，为了满足照明的要求，通常需要光源的功率在50～60w左右，对于单个模组来说这么大的功率如果采用1个光源的设计方式散热的难度会很大，特别是在恶劣的工作环境条件下。
5.民用dlp模组通常也有采用多组多色光源的形式，民用dlp需要投影出彩色图像，采用的dmd芯片的尺寸更大，采用的形式为多组单色led(红、绿、蓝)聚集后共用一组聚焦镜头，而用于前大灯的dlp投影系统采用的符合车规要求的dmd芯片分辨率通常为百万级，且dmd芯片的尺寸较小，这就要求聚焦镜头的聚焦能力更好，现有技术的dlp投影系统采用单个聚焦镜头，聚焦能力不够，导致dmd芯片不能完全被聚焦镜头出射的光线覆盖而造成投影图像出现暗区，影响投影效果。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中光学投影系统采用单个光源和聚焦镜头，散热效果和聚焦能力差，在dmd芯片上易形成暗区的技术问题，本实用新型提供了一种新型dlp智能前照灯光学系统来解决上述问题。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型dlp智能前照灯光学系统，包括两组光源聚焦、反射镜、dmd芯片和投影镜头，每组光源聚焦包括光源和聚焦镜头，dmd芯片的中心布置于投影镜头的光轴方向上，沿投影镜头的光轴方向上，反射镜位于dmd芯片和投影镜头之间，两组光源聚焦的光轴所在平面与投影镜头的光轴垂直并通过反射镜的中心，且每个聚焦镜头的光圈f#≦0.577，两组光源聚焦的光轴夹角a＝18～25
°
；由每个光源发出的光线经对应聚焦镜头整合后依次经反射镜、dmd芯片和投影镜头。
8.进一步的，两组光源聚焦对称布置，两组光源聚焦的对称平面与投影镜头(5)的光轴垂直并通过反射镜(3)的中心。
9.进一步的，所述光源为led或者激光。
10.进一步的，两个聚焦镜头的镜筒最小间距m≥1mm。
11.进一步的，所述dmd芯片上具有若干阵列布置的微镜，令dmd芯片入射光线和出射
光线的夹角为b，所述微镜的偏转角度范围为d，则b-d＝0
°
～6
°
。
12.进一步的，所述dmd芯片上微镜的偏转角度为
±
12
°
，dmd芯片入射光线和出射光线的夹角b＝24
°
～30
°
。
13.进一步的，令所述聚焦透镜光轴平面和反射镜的法线的夹角e，dmd芯片入射光线和出射光线的夹角为b，则e+b/2＝45
°
。
14.进一步的，聚焦透镜光轴平面和反射镜的法线的夹角为30
°
～33
°
。
15.进一步的，还包括内壁涂黑的密闭腔体，所述光源聚焦、反射镜、dmd芯片和投影镜头设置于所述密闭腔体内。
16.进一步的，两组光源聚焦在dmd芯片上的投射区域对称布置，且两个投射区域部分重合
17.进一步的所述dmd芯片上的光斑尺寸比dmd芯片上微镜区域的尺寸大至少0.2mm。
18.进一步的，所述反射镜的镜片为平面或者曲面。
19.本实用新型的有益效果是：
20.(1)本实用新型所述的新型dlp智能前照灯光学系统，在投影镜头的光轴两侧对称分布有两组聚焦投影组，利用两个光源分担功率，降低每个光源的散热量，同时每个光源对应一组聚焦镜头，聚焦效果好，可以分别在dmd芯片表面投射一定区域光线，通过合理的角度设计，两组聚焦镜头的光线可以完全覆盖dmd芯片表面，避免出现暗区。
21.(2)本实用新型通过反射镜和dmd芯片中微镜的偏转角度的合理配比，使光线从dmd芯片上入射到投影镜头时被反射器阻挡的光线减少。
22.(3)本实用新型可以在dmd芯片上呈现明暗条纹，可用于车道显示，扩大驾驶员的视野。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
24.图1是本实用新型所述的新型dlp智能前照灯光学系统的具体实施方式的立体图；
25.图2是本实用新型所述的新型dlp智能前照灯光学系统的具体实施方式的主视图；
26.图3是本实用新型所述的新型dlp智能前照灯光学系统的具体实施方式的俯视图；
27.图4是本实用新型所述光学系统的光路示意图；
28.图5是本实用新型的侧视图；
29.图6是本实用新型实施例一所述光学系统中，两个光源在dmd芯片上的覆盖范围示意图；
30.图7是本实用新型所述光学系统在25m被照面上的明暗条纹成像图。
31.图中，1、光源，2、聚焦镜头，3、反射镜，4、dmd芯片，5、投影镜头，6、像面。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.实施例一
34.如图1-图5所示，一种新型dlp智能前照灯光学系统，包括两组光源聚焦、反射镜3、dmd芯片4和投影镜头5，每组光源聚焦包括光源1和聚焦镜头2，dmd芯片4的中心布置于投影镜头5的光轴方向上，沿投影镜头5的光轴方向上，反射镜3位于dmd芯片4和投影镜头5之间，两组光源聚焦的光轴所在平面与投影镜头5的光轴垂直并通过反射镜3的中心，且每个聚焦镜头2的光圈f#≦0.577，两组光源聚焦的光轴夹角a＝18～25
°
；由每个光源1发出的光线经对应聚焦镜头2整合后依次经反射镜3、dmd芯片4和投影镜头5。
35.dmd芯片4是由许多小型铝制反射镜3面构成的，镜片的多少由显示分辨率决定，一个小微镜对应一个像素。相对于tft-lcd(液晶)的透射率低，对比度小，dmd的反射率高，对比度大。将物体成像于dmd芯片4上，通过dmd芯片4的像素级可控特性及其高速的翻转频率，再将每个像点依次扫描到探测器上，实现白天对可见光条件下物体的高速被动式点扫描成像。加入适当光源1还可实现主动式扫描成像。
36.从光源1发出的光线，经过聚焦镜头2进行光线的整合，能够最大程度的收集光源1的能量并且呈小角度聚集，经过反射镜3对光路进行折叠，照射到dmd芯片4的微镜阵列上并完全覆盖，最终通过投影镜头5成像形成像面6。两个光源1分别单独对应一个聚焦镜头2，成为一组光源聚焦。每个聚焦镜头2的光圈f#≦0.577，这样可以保证光源1发射出的光70％以上被聚焦透镜收集。
37.光源1可以为led(白光或者r、g、b封装)或者激光等。反射镜3的镜片为平面或者曲面。
38.本实用新型采用两个光源1的方式，每个光源1的功率可以降至20w左右，产生的热量也得到了分散，为车大灯上的使用提供了可能性；每个光源1单独配备一个聚焦透镜，更有利于控制光线的方向和聚焦能力，设计上更加灵活。另外，通过控制两组光源聚焦的夹角，光源1发出的光线经过反射镜3偏折后，完全或者大部分能够聚焦到dmd芯片4的微镜阵列的左右两个区域，使整个dmd芯片4上实现完全光线完全覆盖。
39.dmd芯片4上的光斑大小比微镜阵列面大0.2mm左右，避免装配或者加工时产生的公差导致dmd微镜阵列不能完全被聚焦系统出射的光线覆盖而造成投影图像出现暗区的现象。
40.两个聚焦镜头2的镜筒最小间距m≥1mm，以保证安装时不会相互干扰，大角度安装的时候能量利用率最大化。
41.反射镜3的偏转角度优选为30
°
～33
°
，反射镜3的偏转角度是指聚焦透镜光轴平面和反射镜3的法线的夹角。
42.反射镜3的位置在dmd芯片4和投影镜头5组之间，当光线从dmd芯片4上入射到投影镜头5时，必然会有一部分光线被反射镜3所阻挡，当dmd芯片4入射光线和出射光线的夹角比微镜的偏转角度范围大的时候，能够减少这部分影响，因此，作为优选的，若dmd芯片4入射光线和出射光线的夹角为b，所述微镜的偏转角度范围为d，则b-d＝0
°
～6
°
。例如，dmd芯片4上微镜的偏转角度为
±
12
°
，则微镜的偏转角度范围为24
°
，dmd芯片4入射光线和出射光线的夹角b＝24
°
～30
°
，更进一步的，聚焦透镜光轴平面和反射镜3的法线的夹角e，则e+b/2＝45
°
。
43.本实施例中，两组光源聚焦的光轴夹角a＝18
°
，反射镜3的偏转角度为30
°
，微镜的
偏转角度范围为24
°
，dmd芯片4入射光线和出射光线的夹角b＝30
°
，此时两组光源聚焦在dmd芯片4上的投射区域对称布置，且两个投射区域部分重合(如图6所示)，dmd芯片4可以完全被光斑覆盖，并且光斑的尺寸比dmd芯片4上微镜区域的尺寸大出至少0.2mm(所述尺寸是指宽度和长度方向的尺寸)，这样可以使每个微镜都能接收到光线，防止投影出来的图像出现暗区。
44.本实用新型可以通过调整dmd芯片4上各个微镜的角度呈现出不同的投影图形。
45.例如本实用新型可以利用图形(例如显示本不存在的车道线)扩大驾驶员的视野，从而辅助导航，同时向附近车辆公布驾驶员接下来的行驶方向，如图7所示，为使用本实用新型所述光学系统的前照灯在25m被照面上的明暗条纹成像图，该图像可以通过如下操作实现：一部分微镜偏转角度为12
°
，该部分微镜投影明亮光线，另一部分微镜偏转角度为-12
°
，该部分微镜投影较暗的光线。
46.实施例二
47.在上述实施例的基础上，为了保证投影图像没有暗点、缺边。本实用新型还包括内壁涂黑的密闭腔体，光源聚焦、反射镜3、dmd芯片4和投影镜头5设置于所述密闭腔体内，最大可能排除杂散光的干扰，提高图像对比度。
48.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
49.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
50.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。