CN106016130A - 车头灯装置和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车头灯装置。所述车头灯装置中设置有光学透镜组来聚集光源发出的光作为入射光，利用影像感测器来感测车体前方的动态影像并送至影像处理控制单元进行分析处理以得到相对应的控制信号，再通过控制信号来控制光开关阵列器件对入射光进行空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光，如此则无需频繁开/关光源即可达成增强、减弱或阻止车体前方目标区域的光投射，使得车辆驾驶员能够在不影响前车的前提下得到最佳的驾驶视线。此外，本发明还提出一种采用所述车头灯装置的车辆例如汽车。

Description

车头灯装置和车辆
技术领域
本发明涉及车灯技术领域，尤其涉及一种车头灯装置和采用该种车头灯装置的车辆。
背景技术
汽车头灯的使用，主要目的在于夜间行车时前方道路的照明，但此强光射入对向来车驾驶员眼中会形成眩光式暂时失明，从而造成行车危险。传统汽车头灯使用远光/近光模式切换来这个解决问题，使用远光模式时照明范围远但是会造成对向来车的眩光视觉障碍，因此发现有对向来车时需切换成近光模式，如此可以保障对向来车驾驶视线，但是近光模式照明范围不够，高速行驶或前方有转弯时，本车驾驶员自己的反应时间变短，也会形成隐忧。
因此，现有技术中有提出使用矩阵式LED头灯(matrix LEDheadlights)来解决此问题。该种矩阵式LED头灯由独立控制的若干LED灯组构成，每一个LED灯组负责照明汽车前方的不同区域，并有一个摄像头感测前方行车动态，经过信号处理运算，开/关相应数量的LED灯组，如此既可以保障对向来车驾驶视线也可以维持远距照明，但是其光学结构较复杂，各个LED灯组的照明区域也不容易细化。
发明内容
有鉴于此，为克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种车头灯装置和采用该种车头灯装置的车辆。
具体地，本发明实施例提出的一种车头灯装置包括：光源；影像感测器，用于感测车体前方的动态影像；影像处理控制单元，电连接所述影像感测器，用于对所述动态影像进行分析处理以输出控制信号；光学透镜组，用于聚集所述光源发出的光作为入射光；光开关阵列器件，电连接所述影像处理控制单元，用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光，以实现增强、减弱或阻止对车体前方目标区域的光投射。
在本发明的一个实施例中，所述光开关阵列器件为反射式光处理器，且所述反射式光处理器用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行反射式空间分布调制。
在本发明的一个实施例中，所述反射式光处理器包括数字微镜器件芯片。
在本发明的一个实施例中，所述光开关阵列器件为穿透式光处理器，且所述穿透式光处理器用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行透射式空间分布调制。
在本发明的一个实施例中，所述穿透式光处理器为穿透式液晶面板。
在本发明的一个实施例中，所述光开关阵列器件为光遮蔽器组，且所述光遮蔽器组包括多个独立控制的光遮蔽器；每一个所述光遮蔽器在所述控制信号的控制下可选择性地处于打开或关闭状态以允许或阻止所述入射光通过。
在本发明的一个实施例中，每一个所述光遮蔽器为液晶光阀。
在本发明的一个实施例中，每一个所述光遮蔽器为机械式可转动或可滑动遮挡片，且所述机械式可转动或可滑动遮挡片在所述控制信号的控制下可转动或滑动以选择性地处于打开或关闭状态来允许或阻止所述入射光通过。
在本发明的一个实施例中，所述影像感测器包括摄像头，所述光源为LED灯泡、氙气灯泡或卤素灯泡，所述光学透镜组为聚光透镜组。
此外，本发明实施例还提出一种车辆，包括车体和安装在所述车体上的前述任意一种车头灯装置。
由上可知，本发明实施例通过在车头灯装置中设置光学透镜组来聚集光源发出的光作为入射光、利用影像感测器来感测车体前方的动态影像并送至影像处理控制单元进行分析处理以得到相对应的控制信号、再通过控制信号来控制光开关阵列器件对入射光进行空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光，如此则无需频繁开/关光源即可达成增强、减弱或阻止车体前方目标区域的光投射，使得车辆驾驶员能够在不影响前车的前提下得到最佳的驾驶视线。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本发明第一实施例提出的一种车头灯装置的原理结构示意图。
图2为采用图1所示车头灯装置的车辆结构示意图。
图3为本发明第二实施例提出的一种车头灯装置的原理结构示意图。
图4为采用图3所示车头灯装置的车辆结构示意图。
图5为本发明第三实施例提出的一种车头灯装置的原理结构示意图。
图6为本发明第四实施例提出的一种车头灯装置中的光遮断器组的工作状态变化过程示意图。
图7为本发明第五实施例提出的一种车头灯装置中的光遮断器组的工作状态变化过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
【第一实施例】
请参见图1，本发明第一实施例提出的一种车头灯装置10包括：影像感测器11、影像处理控制单元13、光源15、光学透镜组17以及反射式光处理器19。
其中，影像感测器11用于采集车体前方的动态影像。本实施例中，影像感测器11可以是摄像头，例如红外摄像头等。此外，影像传感器11还可以是摄像头和测距传感器的组合，如此其不但可以采集车体前方的动态影像，还可以测量车体与前方对向车道或同向车道上的车辆或行人或动物的距离。
影像处理控制单元13用于接收影像感测器11采集的动态影像并进行分析处理以输出控制信号，其例如包括ARM微处理器或DSP处理器等处理器芯片。此处，影像处理控制单元13对所述动态影像进行分析处理例如可以判断出前方道路上是否有对向来车或同向他车、是否有行人或动物穿越道路、前方道路是否开始转向等等情形，并根据判断结果产生相应的控制信号作为输出。
光源15用于提供照明所需光，其可以是LED灯泡、氙气(HID,HighIntensity Discharge)灯泡或卤素灯泡。
光学透镜组17用于聚集光源15发出的光并使之投射至反射式光处理器19上。本实施例中的光学透镜组17可以是单个透镜也可以是多个透镜的组合，其典型地为聚光透镜组。
反射式光处理器19用于接收来自光源15经光学透镜组17聚集后的光作为入射光、接收影像处理控制单元13输出的控制信号、并根据所述控制信号对入射光进行反射式空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光投射出去。本实施例中，反射式光处理器19例如包括数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)芯片，而DMD芯片为一种反射式光开关阵列器件且典型地包含有微反射镜阵列作为数字式光反射开关阵列。更具体地，例如，当影像感测器11探测到前方有行人或动物穿越道路，可由影像处理控制单元13输出控制信号至反射式光处理器19来控制出射光空间分布，从而可以增加行人所在区域的光点叠加实现强光提醒或进行频闪来提醒行人或动物；又例如，当影像感测器11探测到前方道路开始转向，可由影像处理控制单元13输出控制信号至反射式光处理器19来控制出射光空间分布，配合道路走向，达到比传统AFS***(Adaptive Frontlighting System，自动转向头灯***)更早且光分布更理想的道路照明；再例如，当影像感测器11探测到前方道路有对向来车时，可由影像处理控制单元13输出控制信号至反射式光处理器19来控制出射光空间分布以减弱或阻止车体前方左半侧区域的光投射，藉此避免干扰对向来车的驾驶视线；又或者，当影像感测器11探测到前方道路有同向他车时，可由影像处理控制单元13输出控制信号至反射式光处理器19来控制出射光空间分布以减弱或阻止车体前方中间区域的光投射，藉此避免干扰前方同向他车后视镜的视线。
请参见图2，其为采用图1所示车头灯装置的车辆结构示意图。结合图1和图2可知，车辆200例如汽车包括车体201以及安装在车体201上的车头灯装置10。其中，车头灯装置10中的影像感测器11例如可安装在车体201的前挡风玻璃上部内侧，影像处理控制单元13例如是安装在车体201的前部并电连接影像感测器11和反射式光处理器19，光源15、光学透镜组17和反射式光处理器19例如是位于车体201头部的车头灯安装位置。
【第二实施例】
请参见图3，本发明第二实施例提出的一种车头灯装置30包括：影像感测器31、影像处理控制单元33、光源35、光学透镜组37以及穿透式光处理器39。
其中，影像感测器31用于采集车体前方的动态影像。本实施例中，影像感测器31可以是摄像头，例如红外摄像头等。此外，影像传感器31还可以是摄像头和测距传感器的组合，如此其不但可以采集车体前方的动态影像，还可以测量车体与前方对向车道或同向车道上的车辆或行人或动物的距离。
影像处理控制单元33用于接收影像感测器31采集的动态影像并进行处理以输出控制信号，其例如包括ARM微处理器或DSP处理器等处理器芯片。此处，影像处理控制单元33对所述动态影像进行分析处理例如可以判断出前方道路上是否有对向来车或同向他车、是否有行人或动物穿越道路、前方道路是否开始转向等等，并根据判断结果产生相应的控制信号作为输出。
光源35用于提供照明所需光，其可以是LED灯泡、氙气灯泡或卤素灯泡。
光学透镜组37用于聚集光源35发出的光并使之投射至穿透式光处理器39上。本实施例中的光学透镜组37可以是单个透镜也可以是多个透镜的组合，其典型地为聚光透镜组。
穿透式光处理器39用于接收来自光源35经光学透镜组37聚集后的光作为入射光、接收影像处理控制单元33输出的控制信号、并根据所述控制信号对入射光进行透射式空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光投射出去。本实施例中，穿透式光处理器39例如包括穿透式液晶面板，而穿透式液晶面板为一种光开关阵列器件且典型地包含有像素阵列作为光开关阵列。更具体地，例如，当影像感测器31探测到前方有行人或动物穿越道路，可由影像处理控制单元33输出控制信号至穿透式光处理器39来控制出射光空间分布，从而可以增强行人所在区域的出射光强度以实现强光提醒或进行频闪来提醒行人或动物；又例如，当影像感测器31探测到前方道路开始转向，可由影像处理控制单元33输出控制信号至穿透式光处理器39来控制出射光空间分布，使投射光配合道路走向，达成较理想的道路照明；再例如，当影像感测器31探测到前方道路有对向来车时，可由影像处理控制单元33输出控制信号至穿透式光处理器39以关闭穿透式光处理器39左侧部分的光开关来减弱或阻止车体前方左半侧区域的光投射，藉此避免干扰对向来车的驾驶视线；又或者，当影像感测器31探测到前方道路上有同向他车时，可由影像处理控制单元33输出控制信号至穿透式光处理器39以关闭穿透式光处理器39中间部分的光开关来减弱或阻止车体前方中间区域的光投射，藉此避免干扰前方同向他车后视镜的视线。
请参见图4，其为采用图3所示车头灯装置的车辆结构示意图。结合图3和图4可知，车辆400包括车体401以及安装在车体401上的车头灯装置30。其中，车头灯装置30中的影像感测器31例如可安装在车体401的头部，当然也可以如图2所示安装在前挡风玻璃上部内侧，影像处理控制单元33例如是安装在车体401前部并电连接影像感测器31和穿透式光处理器39，光源35、光学透镜组37和反射式光处理器39例如是位于车体401头部的车头灯安装位置。
由上述第一实施例和第二实施例可知，本发明配置有光学透镜组17/37和光处理器(反射式光处理器19或穿透式光处理器39)的车头灯装置10/30相对于现有技术中的矩阵式LED头灯而言，可以具有以下有益效果：a)光源数量可以为单个，从而可以简化整个车头灯装置的光学结构；b)投射的光点分割更细，光区可轻易超过数百点，可以做更精准的光学分布控制，例如可以只减弱或阻止投射至对方驾驶舱的光线，但还是可以清楚看到对方车身；c)利用影像回溯控制，灯头不须做光学精准定位，纵使车身有轻微变形，也可以修正投射至设定区域；d)使用反射式光处理器控制光分布可利用投光点叠加的多寡，用软件轻易控制该点投射区域的光线强弱；以及e)投射所需要的正面投影小，从而可以增加车型设计上的弹性，减少迎风面阻力。
【第三实施例】
请参见图5，本发明第三实施例提出的一种车头灯装置50包括：影像感测器51、影像处理控制单元53、光源55、光学透镜组57以及光遮断器组59。
其中，影像感测器51用于采集车体前方的动态影像。本实施例中，影像感测器51可以是摄像头，例如红外摄像头等。此外，影像传感器51还可以是摄像头和测距传感器的组合，如此其不但可以采集车体前方的动态影像，还可以测量车体与前方对向车道或同向车道上的车辆或行人或动物的距离。
影像处理控制单元53用于接收影像感测器51采集的动态影像并进行处理以输出控制信号，其例如包括ARM微处理器或DSP处理器等处理器芯片。此处，影像处理控制单元53对所述动态影像进行分析处理例如可以判断出前方道路上是否有对向来车或同向他车、是否有行人或动物穿越道路、前方道路是否开始转向等等，并根据判断结果产生相应的控制信号作为输出。
光源55用于提供照明所需光，其可以是LED灯泡、氙气灯泡或卤素灯泡。
光学透镜组57用于聚集光源55发出的光并使之投射至光遮断器组59上，本实施例中的光学透镜组57可以是单个透镜也可以是多个透镜的组合，其典型地为聚光透镜组。
光遮断器组59用于接收来自光源55经光学透镜组57聚集后的光作为入射光、接收影像处理控制单元53输出的控制信号、并根据所述控制信号对入射光进行选择性的遮断或允许通过(也即进行光空间分布调制)以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光投射出去。本实施例中，光遮断器组59包括多个独立控制的光遮断器例如多个液晶光阀(图5中仅示出四个作为举例，并非用来限制本发明)作为光开关阵列，这样一来，通过控制信号控制各个液晶光阀选择性地处于打开或关闭状态，可以遮挡部分区域的光线或者不遮挡光线以得到所需的出射光空间分布图案，从而达成各目标照明区域的光遮断或投射。再者，多个独立控制的光遮断器可以呈直线排列，也可以是呈弧形排列。更具体地，例如，当影像感测器51探测到前方有行人或动物穿越道路，可由影像处理控制单元53输出控制信号至光遮断器组59来控制出射光空间分布，从而可以增强行人所在区域的出射光强度来实现强光提醒或进行频闪来提醒行人或动物；又例如，当影像感测器51探测到前方道路开始转向，可由影像处理控制单元53输出控制信号至光遮断器组59来控制出射光空间分布，配合道路走向以达成较理想的道路照明；再例如，当影像感测器51探测到前方道路上有对向来车时，可由影像处理控制单元53输出控制信号至光遮断器组59来控制出射光空间分布以遮挡车体前方左半侧区域的光投射，藉此避免干扰对向来车的驾驶视线；又或者，当影像感测器51探测到前方道路上有同向他车时，可由影像处理控制单元53输出控制信号至光遮断器组59来控制出射光空间分布以遮挡车体前方中间区域的光投射(例如图5所示的中间两个液晶光阀处于关闭状态)，藉此避免干扰前方同向他车后视镜的视线。
【第四实施例】
请参见图6，其为本发明第四实施例提出的一种车头灯装置中的光遮断器组的工作状态变化过程示意图。本发明第四实施例中的车头灯装置的结构与图5所示的车头灯装置50基本相同，不同之处在于光遮断器组的具体结构。具体地，如图6所示，本实施例的光遮断器组69包括多个例如四个独立控制的机械式可翻转遮挡片691作为光开关阵列器件，每一个机械式可翻转遮挡片691在控制信号的控制下可沿图6虚线箭头所示方向翻转，从而可选择性地处于遮挡光线或允许光线通过两种状态。更具体地，图6左侧部分为四个机械式可翻转遮挡片691均处于遮挡光线状态(对应四个光开关处于关闭状态)，使得投射到光遮断器组69的入射光无法通过；当仅需要遮挡中间区域的光线时，可以控制光遮断器组69中两侧的两个机械式可翻转遮挡片691翻转90度，如图6右侧部分所示，即可实现仅允许两侧光线通过，从而实现类似于图5所示的光出射效果。
【第五实施例】
请参见图7，其为本发明第五实施例提出的一种车头灯装置中的光遮断器组的工作状态变化过程示意图。本发明第五实施例中的车头灯装置的结构与图5所示的车头灯装置50基本相同，不同之处在于光遮断器组的具体结构。具体地，如图7所示，本实施例的光遮断器组79包括多个例如四个独立控制的机械式可滑动遮挡片791作为光开关阵列器件，每一个机械式可滑动遮挡片791在控制信号的控制下可沿图7虚线箭头所示方向滑动，从而可选择性地处于遮挡光线或允许光线通过两种状态。更具体地，图7左侧部分为四个机械式可滑动遮挡片791均处于遮挡光线状态(对应四个光开关处于关闭状态)，使得投射到光遮断器组79的入射光无法通过；当仅需要遮挡中间区域的光线时，可以控制光遮断器组79中两侧的两个机械式可滑动遮挡片791向右滑开，如图7右侧部分所示，即可实现仅允许两侧光线通过，从而实现类似于图5所示的光出射效果。此外，可以理解的是，光遮断器组79中的每一个机械式可滑动遮挡片791也可以替换成一对呈左右并行排列的机械式可滑动遮挡片，如此通过控制该对机械式可滑动遮挡片沿相互靠近或相互远离的方向滑动，即可实现光开关的关闭或打开状态。
综上所述，本发明实施例通过在车头灯装置中设置光学透镜组来聚集光源发出的光作为入射光、利用影像感测器来感测车体前方的动态影像并送至影像处理控制单元进行分析处理以得到相对应的控制信号、再通过控制信号来控制光开关阵列器件(例如前述的反射式光处理器19、穿透式光处理器39、光遮断器组59,69及79)对入射光进行空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光，如此则无需频繁开/关光源即可达成增强、减弱或阻止车体前方目标区域的光投射，使得车辆驾驶员能够在不影响前车的前提下得到最佳的驾驶视线。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种车头灯装置，包括光源；其特征在于，还包括：
影像感测器，用于感测车体前方的动态影像；
影像处理控制单元，电连接所述影像感测器，用于对所述动态影像进行分析处理以输出控制信号；
光学透镜组，用于聚集所述光源发出的光作为入射光；
光开关阵列器件，电连接所述影像处理控制单元，用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行空间分布调制以得到具有对应所述动态影像的光分布图案的出射光，以实现增强、减弱或阻止对车体前方目标区域的光投射。
2.如权利要求1所述的车头灯装置，其特征在于，所述光开关阵列器件为反射式光处理器，且所述反射式光处理器用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行反射式空间分布调制。
3.如权利要求2所述的车头灯装置，其特征在于，所述反射式光处理器包括数字微镜器件芯片。
4.如权利要求1所述的车头灯装置，其特征在于，所述光开关阵列器件为穿透式光处理器，且所述穿透式光处理器用于在所述控制信号的控制下对所述入射光进行透射式空间分布调制。
5.如权利要求4所述的车头灯装置，其特征在于，所述穿透式光处理器为穿透式液晶面板。
6.如权利要求1所述的车头灯装置，其特征在于，所述光开关阵列器件为光遮蔽器组，且所述光遮蔽器组包括多个独立控制的光遮蔽器；每一个所述光遮蔽器在所述控制信号的控制下可选择性地处于打开或关闭状态以允许或阻止所述入射光通过。
7.如权利要求6所述的车头灯装置，其特征在于，每一个所述光遮蔽器为液晶光阀。
8.如权利要求6所述的车头灯装置，其特征在于，每一个所述光遮蔽器为机械式可转动或可滑动遮挡片，且所述机械式可转动或可滑动遮挡片在所述控制信号的控制下可转动或滑动以选择性地处于打开或关闭状态来允许或阻止所述入射光通过。
9.如权利要求1所述的车头灯装置，其特征在于，所述影像感测器包括摄像头，所述光源为LED灯泡、氙气灯泡或卤素灯泡，所述光学透镜组为聚光透镜组。
10.一种车辆，包括车体和安装在所述车体上的如权利要求1至9任意一项所述的车头灯装置。
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