CN106500039A - 一种高分辨率汽车大灯光学模组及其高分辨率远光照明控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种高分辨率汽车大灯光学模组及其高分辨率远光照明控制方法，包括：激光光源阵列及设置其中的准直透镜组，汇聚透镜组，荧光陶瓷及投影透镜组，在激光合束透镜组出光方向前方设置有电控偏转反射镜单元，反射镜反射面在高速往复绕轴摆动中，在规定的旋转角度范围内，形成一条往复扫描的线段；所述透射型荧光陶瓷将照射于其正面的蓝色单波长光线转换为白色复合波长光线，并在所述荧光陶瓷的背面输出。所述高分辨率汽车大灯形成的暗区可达到对方驾驶员在不同位置时头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样不会导致对方驾驶员炫目。

Description

一种高分辨率汽车大灯光学模组及其高分辨率远光照明控制 方法
技术领域
本发明涉及车灯，具体地，本发明涉及一种智能车灯模组及其应用方法。更具体地，本发明涉及一种智高分辨率汽车大灯及其高分辨率远光照明控制方法。根据本发明的智高分辨率汽车大灯及其高分辨率远光照明控制方法，可对汽车大灯实施高分辨率远光照明控制，使得所述高分辨率汽车大灯形成的暗区只有对方驾驶员在不同位置时的头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样不会导致对方驾驶员炫目。
背景技术
随着车辆夜间行驶安全问题日益突出，越来越多的汽车相关制造商在研发新型智能车灯技术。所谓新型智能车灯技术主要是以实现AFS和ADB功能为目的开发的光型可变车灯。举例来说，具有ADB功能的大灯，配合车辆的探测***。在侦测发现道路上其他参与者处于大灯照明的某一区间内时，***可智能的调节该区间的照明亮度甚至直接关闭该区域的照明，形成在整体照明空间内的一个独立的局部暗区，避免对被照明者形成危险的炫目，而没有其他道路参与者的空间继续保持高亮度的照明。在这样的技术支持下，既能保证我方(搭载LED自适应大灯)的前方高质量照明，又不会对道路上其他参与者(比如相向、同向行驶的车辆等)形成危险的炫目，保证了道路上各方的夜间驾驶安全。
现有最好的解决方案之一，是所谓的基于MATRIX技术的矩阵大灯，这种技术方案将整个前照灯的照明空间连续的分割成不同的区块，每个区块由数量不同的LED来负责照明，通过熄灭特定区块的LED，可以提供最小约1°的暗区。
然而，包括上述矩阵大灯技术方案在内，现有实现这种照射范围可调的灯具，都存在一个共同的问题，那就是***形成暗区的最小角度依然太大。也就是说，形成的暗区虽然可以使得目标车辆的驾驶员不炫目，但是暗区的范围也已经大大超过目标车辆所需的宽度，造成我方需要照明区域的损失。例如前面提到的矩阵大灯，最小可提供0.5-0.1°的暗区。该暗区的实际横向宽度视目标与我方距离而定的，比如在ADB希望发挥作用的400米处，暗区的宽度为(400米*tan 0.5°) 3.5米，而实际车宽(以普通乘用车为例)约1.9米，显然暗区过大了。
所谓ADB功能，最理想的情况是，由智能大灯形成的暗区只有对方驾驶员在不同位置时头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样对方不会被炫目，我方也可以尽可能的照亮行驶路线上的任何区域。
为此，本领域寻求这样一种智高分辨率汽车大灯及其高分辨率远光照明控制方法，所述大灯及其高分辨率远光照明控制方法可对汽车大灯实施高分辨率远光照明控制，使得所述高分辨率汽车大灯形成的暗区只有对方驾驶员在不同位置时的头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样不会导致对方驾驶员炫目。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种新的汽车头灯照明用高分辨率大灯及其高分辨率远光照明控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种高分辨率汽车大灯光学模组，包括：激光光源阵列及设置其中的准直透镜组，汇聚透镜组，荧光陶瓷及投影透镜组，其特征在于，
激光光源阵列由半导体激光器阵列构成，
在激光光源阵列出光方向设置有激光合束透镜组，以将激光光源阵列发出的光线准直为平行光，
在激光合束透镜组出光方向设置有电控偏转反射镜单元，以将来自激光光源阵列的准直后的平行光偏转一定角度后，沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组，
汇聚透镜组将入射的平行光线投射至透射型荧光陶瓷正面的焦距上汇聚为一个光斑，
所述光斑为蓝色单波长光线光斑，所述透射型荧光陶瓷将照射于其正面的蓝色单波长光线转换为白色复合波长光线，并在所述荧光陶瓷的背面输出，
所述荧光陶瓷背面的白色光斑的形状与其正面的激光汇聚光斑的形状一一对应，
在荧光陶瓷的背面设置有投影透镜组，以将形成于所述荧光陶瓷背面的白色光斑放大投影，从而形成基础的远光光型。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元包括一电控偏转反射镜，反射镜可在电子控制微机械偏转组件控制下，绕轴旋转，
所述反射镜为一反射棱，使得原本来自各方向的光线变为同一方向，并沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组。
激光合束透镜组的目的在于将由多束互相平行的半导体激光器产生的光线通过合束透镜组，在一定距离上汇聚成一个尺寸经过设计的，并且较小的光斑。其工作过程是，半导体激光器发出的光线，经过安装于其前方的准直透镜，被准直为平行光的光线，经过反射棱，使得原本来自相对方向的光线变为同一方向，并沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组，汇聚透镜组将入射的平行光线，透过透镜组投射出去的整体远光光斑，是由高速往复线性运动的竖向细直线白色光斑利用人眼视觉暂留效应实现的，那么特定时刻被投影出去放大的白色竖向细直线型光斑相对于整个视觉暂留形成的矩形照明光斑的位置就也是可知的。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述反射棱具有四个反射面，反射面的法线与旋转轴垂直，
所述反射棱反射面的法线在高速往复绕轴摆动中，在电子控制微机械偏转组件所规定的旋转角度范围内，形成一条往复扫描的线段。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，所述光斑形状为一种竖向的细直线型光斑，光斑的横向尺寸小于0.3mm。
激光光源阵列组包含多颗大功率蓝光半导体激光元件以及安装、散热装置。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，所述反射棱为一根截面为正方形的柱体，正方形四条边拉伸形成的四侧面中相邻的两侧面涂覆有高反射镀膜，其450±20nm反射率≥98％。
根据本发明，电子控制微机械偏转组件为静电驱动或磁场控制。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
形成于透射型荧光陶瓷正面的光斑为一种竖向细直线型光斑，
在透射型荧光陶瓷的背面形成对应的一条白色竖向细直线型光斑，
当反射镜受控作高速往复旋转时，所述竖向细直线型光斑也在荧光陶瓷上，沿一条垂直于电子控制微机械偏转组件旋转轴的直线作高速往复来回移动，即扫描，
形成于荧光陶瓷背面、对应的白色竖向细直线型光斑作相应的高速往复来回移动，形成具有视觉暂留效应的白色光斑，
设置于荧光陶瓷背面的投影透镜组，将所述形成于荧光陶瓷背面、具有视觉暂留效应的白色光斑放大投影，形成一个放大的白色矩形光斑，从而形成基础的远光光型，提供基本的汽车远光照明功能。
荧光陶瓷的背面设置有投影透镜组，以将所述荧光陶瓷背面由视觉暂留效应形成的白色光斑放大投影出去，投影在一定距离的屏幕上时，由于视觉暂留的效果，依然是一个放大的白色矩形光斑，从而形成基础的远光光型。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，通过投影透镜组透射、投影于前方光屏或光域的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±10°～±40°。
根据本发明，上述白色光斑的最大横向投影角度在±10°～±40°，即左右各10-40°，总视角即20-80°。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，通过投影透镜组透射出去的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度在±15-25°，即左右各15-25°，总视角即30-50°。
根据本发明，优选的是，通过投影透镜组透射出去的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度在±10°～±20°，即左右各10-20°，总视角即20-40°。
根据本发明，优选的是，通过投影透镜组透射出去的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度在±20°，即左右各20°，总视角即40°。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度进行划分，
由此，在反射镜受控作高速往复旋转，所述竖向细直线型光斑在荧光陶瓷上作高速往复来回移动时，可实时感应特定时刻反射镜偏转的角度，即实时感应特定时刻白色竖向细直线型在光斑扫描过程中的位置，
由此，在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意特定位置上关闭激光器，就可以形成一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分，在最终的投影的光斑的总横向角度为40°场合，其角分辨率可达到40°/16二进制位(bit)，即，0.0001°。
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度按16二进制位(bit)划分为65535份，若最终的投影的光斑的总横向角度为40°，则角分辨率可达到40°/65000≈0.0001°
即，根据本发明，电控偏转反射镜单元可采用振镜器件，将照明范围，即最大横向投影角度划分成16bit份，其角度分辨率就是总的照明角度/16bit,40°，根据各案例，其角度分辨率可以更宽，也可以更窄。
由此，根据本发明，在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意位置上关闭激光器，就可以形成一个具有特定角度分辨率的暗区。
本发明还提供一种车灯高分辨率远光照明控制方法，本发明的高分辨率远光照明控制方法的技术方案如下：
一种高分辨率远光照明控制方法，使用上述所述的高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
使用探测工具及电子控制微机械偏转组件的后台控制电路和驱动软件，设定通过投影透镜组透射、投影于前方光屏或光域的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±5°～±40°及反射镜在高速往复偏转时零位状态的角度，
对汽车前方进行激光光束扫描，发现道路上的其他参与者，且判定需要对其进行远光光型的遮蔽时，在扫描光斑经过与道路上其他参与者相对应、须遮蔽远光光型的位置时关闭激光器，计算得到该时刻荧光陶瓷背面的细直线状白色光斑在由视觉暂留效应形成的白色大矩形光斑中的具体角度位置，形成所需的远光光型内一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
根据本发明所述一种高分辨率远光照明控制方法，其特征在于，所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分。
根据本发明所述一种高分辨率远光照明控制方法，其特征在于，在最终的投影的光斑的总横向角度为40°场合，其角分辨率可达到40°/16二进制位(bit)，即，0.0001°。在最大横向投影角度为±40°(即左右各10-40°)的场合，白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意位置上关闭激光器，就可以形成一个0.0001°的暗区。
由此，在反射镜受控作高速往复旋转，所述竖向细直线型光斑在荧光陶瓷上作高速往复来回移动时，可实时感应特定时刻反射镜偏转的角度，即实时感应特定时刻白色竖向细直线型在光斑扫描过程中的位置。
由此，在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意特定位置上关闭激光器，就可以形成一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
根据本发明所述一种高分辨率远光照明控制方法，其特征在于，汇聚在荧光陶瓷上的光斑的横向宽度可在0.3mm以下。
根据本发明，电控偏转反射镜单元由反射镜和电子控制微机械偏转组件构成。电子控制微机械偏转组件可以是静电驱动的，也可以是磁场控制的，目的都在于得到一种受外部电子信号控制实现快速绕轴往复旋转的机械力。而在高速往复旋转过程中，任意特定时刻旋转轴所处相对零位状态的角度可以精确的测得，并时时的向外部电路反馈。反射镜安装于电子控制微机械偏转组件的旋转轴上，反射面的法线与旋转轴垂直。反射镜可在电子控制微机械偏转组件控制下，绕轴旋转，而根据上述电子控制微机械偏转组件的特点，反射面的法线也在高速往复绕轴摆动中，在电子控制微机械偏转组件所规定的旋转角度范围的限制内，形成一条往复扫描的来的线段。如图5，图7至图7-3所示。
将电控偏转反射镜单元的反射镜布置于激光合束单元形成的汇聚光路中，使得汇聚光路经过反射镜产生反射，并被反射至一个新的汇聚点位置。当反射镜在电子控制微机械偏转组件的驱动下高速往复摆动时，汇聚光斑的位置也在不断来回运动或者扫描，轨迹为一条直线(弧线)。如图5，图7至图7-3所示。同时，汇聚光斑在高速往复扫描过程中特定时刻的位置，也可以由当时旋转轴所处特定角度，经电子控制微机械偏转组件及后台控制电路和驱动软件计算得知，并被记录下来。
在激光汇聚光斑处布置荧光陶瓷。透射型荧光陶瓷的目的在于将照射于其正面的蓝色单波长光线转换为白色复合波长光线在荧光陶瓷的背面输出，并且荧光陶瓷背面的白色光斑的形状与其正面的激光汇聚光斑的形状一一对应。
激光汇聚光斑经过设计形成一种竖向的细直线型光斑，因此在透射型荧光陶瓷的背面形成也是对应的一条白色竖向细直线型光斑。当反射镜受控高速往复旋转时，激光光斑也在荧光陶瓷上高速往复着沿一条垂直于电子控制微机械偏转组件旋转轴的直线来回位移(扫描)，而荧光陶瓷背面转换而来的白色光斑也在相应的运动。由于视觉暂留特性，当白色的光斑往复位移速度足够快时，人眼所见的就是在荧光陶瓷的背面形成一个白色的矩形光斑。如图8所示。光斑的高度由激光在荧光陶瓷背面形成的竖向细直线型光斑的竖向长度决定，而光斑的宽度由电子控制微机械偏转组件所规定的旋转角度范围决定。
外部电路和软件可以时时得知反射镜在高速往复偏转时，相对于零位状态的角度，特定时刻荧光陶瓷背面的细直线状白色光斑，在如前所述由视觉暂留效应形成的白色大矩形光斑中的具***置就是可以通过简单计算得到。
投影透镜组放置于荧光陶瓷的背面，其目的在于，将所述荧光陶瓷背面由视觉暂留效应形成的白色光斑放大投影出去，投影在一定距离的屏幕上时，由于视觉暂留的效果，依然是一个放大的白色矩形光斑，从而形成基础的远光光型，提供基本的汽车远光照明功能。如图8所示。
根据前述推理可得，透过透镜组投射出去的整体远光光斑，是由高速往复线性运动的竖向细直线白色光斑利用人眼视觉暂留效应实现的，那么特定时刻被投影出去放大的白色竖向细直线型光斑相对于整个视觉暂留形成的矩形照明光斑的位置就也是可知的。
所述电控偏转反射镜单元的旋转角分辨率最大可达到。例如，最终通过投影透镜组透射出去的光斑最大横向角度是±20°，一维电控偏转反射镜单元可以将这个角度范围划分份，实时感应特定时刻反射镜偏转在那个角度上，即投影后由视觉暂留效果形成的大矩形光斑内，不断横向往复扫描的竖向细直线型光斑在那个角度或者说位置上，其角分辨率达到40°/＝0.001°。在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意位置上关闭激光器，就可以形成一个特定的暗区。也就是说，理论上本发明所描述的新型智能大灯模组可提供0.001°的暗区，远超现有技术方案。
使用摄像头等探测工具，发现道路上的其他参与者，并判定其相对于我方车辆的位置需要对其进行远光光型的遮蔽时，只要当不断往复扫描激光光束，在扫描光斑经过与道路上其他参与者相对应的位置时关闭激光器，即可形成所需的远光光型内、局部的遮蔽光型。如图9所示。
发明的有益效果
根据本发明，采用蓝色半导体激光阵列；激光合束器件；电控偏转反射镜单元；透射型荧光陶瓷，以及投影透镜组，创造了一种新的车灯照明光学模组设计方案，提供了一种实现高分辨率无炫目自适应远光的光学解决方案。
根据本发明，所述方案创造性地利用电子控制微机械偏转组件，比如振镜，MEMS等器件，在透射式荧光陶瓷的上高速往复扫描，得到了一种利用人眼视觉暂留效应实现的展宽光斑，并且由于电子控制微机械偏转组件的实时偏转角度可知的特性，达成了展宽光斑内的高角分辨率。经过透射型荧光陶瓷转换为白光，并被投影透镜组投射出去后，上述性能被完整的保留下来。
根据本发明，利用激光汇聚光斑尺寸可以非常小的特性(汇聚在荧光陶瓷上的光斑的横向宽度可轻松实现0.3mm以下)，最终投影出去到前方光斑的横向实际角分辨率可实现0.05°以下。
例如，根据简单的计算可知，在400米的照射距离下，本发明所述***的最小暗区为tan0.05°X 400＝0.35米，可以实现只对目标车辆的驾驶舱进行遮蔽，而其他空间依然保持照明的能力，这样目标车辆的驾驶员不会被我方车辆的远光炫目，而目标车辆除去驾驶舱位置外，其他部分依然可被我方远光照亮，保证了我方驾驶员颗第一时间发现目标车辆，相比现有方案大幅度提升了ADB***的性能。
附图说明
图1为本发明一种高分辨率汽车大灯光学模组立体图。其光学设计结构包括，激光光源阵列，激光合束透镜组，电控偏转反射镜单元，荧光陶瓷，投影透镜组。
图2为本发明一种高分辨率汽车大灯光学模组主要零件***示意图。
图3为本发明的光学模组的激光合束透镜组工作示意图。
图4-1,4-2分别为本发明电控偏转反射镜单元主视图及立体图。
图5为反射镜在电子控制微机械偏转组件的驱动下高速往复摆动时，汇聚光斑的位置也在不断来回运动或扫描，轨迹为一条直线(弧线)示意图。
图6为投影透镜组示意图。
图7为反射镜在电子控制微机械偏转组件的驱动下高速往复摆动示意图。
图7-1，图7-2为激光光斑也在荧光陶瓷上高速往复着沿一条垂直于电子控制微机械偏转组件旋转轴的直线来回位移(扫描)，而荧光陶瓷背面转换而来的白色光斑也在相应的运动示意图。
图7-3为不断往复扫描的激光光束，在荧光陶瓷的背面形成一个白色的矩形光斑，反射镜绕轴作高速往复旋转，反射激光也做高速往复摆动，由于视觉暂留特性，在荧光陶瓷背面形成一个白色矩形光斑。在扫描光斑经过与道路上其他参与者相对应的位置时关闭激光器，即可形成所需的远光光型内，局部的的遮蔽光型示意图。
图8，图9分别为采用本发明一种高分辨率汽车大灯光学模组的效果示意图。
图8显示，由于视觉暂留特性，在荧光陶瓷背面形成一个白色矩形光斑。经
投影透镜组在屏幕上形成具有视觉暂留特性的白色矩形光斑。
图9显示，图中，1为激光光源阵列，2为激光合束透镜组，3为准直透镜组，4为投影透镜组，5为电控偏转反射镜单元，6为荧光陶瓷，7为汇聚透镜组，8为反射棱，9为准直透镜组，10为汇聚激光斑。A是屏幕，B是矩形光斑，C为道路上相向行驶车辆，D为扫描过程中，扫描光斑视觉暂留特性形成的光斑后像，E为在电子***控制下，当一维电控偏转反射镜单元的反射镜偏转到需要遮蔽的角度范围内时，激光光源关闭即形成需要宽度的暗区。F表示特定时刻扫描光斑所在的位置。箭矢G表示在单次扫描过程中，竖向细直线型光斑(扫描光斑)的平移方向。
具体实施方式
实施例
一种高分辨率汽车大灯光学模组，包括：激光光源阵列及设置其中的准直透镜组，汇聚透镜组，荧光陶瓷及投影透镜组。
激光光源阵列由半导体激光器阵列构成，激光光源阵列组包含多颗大功率蓝光半导体激光元件以及安装、散热装置。
在激光光源阵列出光方向设置有激光合束透镜组，以将激光光源阵列发出的光线准直为平行光。在激光合束透镜组出光方向设置有电控偏转反射镜单元，以将来自激光光源阵列的准直后的平行光偏转一定角度后，沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组。汇聚透镜组将入射的平行光线投射至透射型荧光陶瓷正面的焦距上汇聚为一个光斑，所述透射型荧光陶瓷将照射于其正面的蓝色单波长光线转换为白色复合波长光线，并在所述荧光陶瓷的背面输出。所述荧光陶瓷背面的白色光斑的形状与其正面的激光汇聚光斑的形状一一对应，在荧光陶瓷的背面设置有投影透镜组，以将形成于所述荧光陶瓷背面的白色光斑放大投影，从而形成基础的远光光型。
述电控偏转反射镜单元包括一电控偏转反射棱，反射反射棱可在电子控制微机械偏转组件控制下，绕轴旋转，使得原本来自各方向的光线变为同一方向，并沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组。
所述反射棱具有四个反射面，反射面的法线与旋转轴垂直，
所述反射棱反射面的法线在高速往复绕轴摆动中，在电子控制微机械偏转组件所规定的旋转角度范围内，形成一条往复扫描的线段。
激光合束透镜组的目的在于将由多束互相平行的半导体激光器产生的光线通过合束透镜组，在一定距离上汇聚成一个尺寸经过设计的，并且较小的光斑。其工作过程是，半导体激光器发出的光线，经过安装于其前方的准直透镜，被准直为平行光的光线，经过反射棱，使得原本来自相对方向的光线变为同一方向，并沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组，汇聚透镜组将入射的平行光线，透过透镜组投射出去的整体远光光斑，是由高速往复线性运动的竖向细直线白色光斑利用人眼视觉暂留效应实现的，那么特定时刻被投影出去放大的白色竖向细直线型光斑相对于整个视觉暂留形成的矩形照明光斑的位置就也是可知的。
根据本发明所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述光斑形状为一种竖向的细直线型光斑，光斑的横向尺寸小于0.3mm。
所述反射棱为一根截面为正方形的柱体，正方形四条边拉伸形成的四侧面中相邻的两侧面涂覆有高反射镀膜，其450±20nm反射率≥98％。
电子控制微机械偏转组件为静电驱动或磁场控制。
形成于透射型荧光陶瓷正面的光斑为一种竖向细直线型光斑，在透射型荧光陶瓷的背面形成对应的一条白色竖向细直线型光斑。当反射镜受控作高速往复旋转时，所述竖向细直线型光斑也在荧光陶瓷上，沿一条垂直于电子控制微机械偏转组件旋转轴的直线作高速往复来回移动，即扫描，形成于荧光陶瓷背面、对应的白色竖向细直线型光斑作相应的高速往复来回移动，形成具有视觉暂留效应的白色光斑。
设置于荧光陶瓷背面的投影透镜组，将所述形成于荧光陶瓷背面、具有视觉暂留效应的白色光斑放大投影，由于视觉暂留的效果，形成一个放大的白色矩形光斑，从而形成基础的远光光型，提供基本的汽车远光照明功能。
通过投影透镜组透射、投影于前方光屏或光域的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±15-25°。
优选的是，通过投影透镜组透射出去的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度在±20°。
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度进行划分，所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16bit的划分，其角分辨率可达到40°/16bit，即，0.0001°。
即，根据本发明，电控偏转反射镜单元可采用振镜器件，将照明范围，即最大横向投影角度划分成16bit份，其角度分辨率就是总的照明角度/16bit,40°，根据各案例，其角度分辨率可以更宽，也可以更窄。
由此，根据本发明，在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意位置上关闭激光器，就可以形成一个具有特定角度分辨率的暗区。在最大横向投影角度为±20°的场合，白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意位置上关闭激光器，就可以形成一个0.001°的暗区。
使用摄像头等探测工具及电子控制微机械偏转组件的后台控制电路和驱动软件，设定通过投影透镜组透射、具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±20°及反射镜在高速往复偏转时零位状态的角度。
对前方进行激光光束扫描，发现道路上的其他参与者(例如相向行驶车辆)时，判定需要对其进行远光光型的遮蔽时，在扫描光斑经过与道路上其他参与者相对应、须遮蔽远光光型的位置时关闭激光器，计算得到该时刻荧光陶瓷背面的细直线状白色光斑在由视觉暂留效应形成的白色大矩形光斑中的具体角度位置，形成所需的远光光型内一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
汇聚在荧光陶瓷上的光斑的横向宽度可在0.3mm以下，投影至车灯前方光域的光斑横向实际角分辨率可实现0.05°以下。
根据本发明，所述高分辨率汽车大灯形成的暗区可达到对方驾驶员在不同位置时头部的大小，其他空间依然保持完全没有目标时的高亮度照明，这样不会导致对方驾驶员炫目。

Claims (14)

1.一种高分辨率汽车大灯光学模组，包括：激光光源阵列及设置其中的准直透镜组，汇聚透镜组，荧光陶瓷及投影透镜组，其特征在于，
激光光源阵列由半导体激光器阵列构成，
在激光光源阵列出光方向设置有激光合束透镜组，以将激光光源阵列发出的光线准直为平行光，
在激光合束透镜组出光方向设置有电控偏转反射镜单元，以将来自激光光源阵列的准直后的平行光偏转一定角度后，沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组，
汇聚透镜组将入射的平行光线投射至透射型荧光陶瓷正面的焦距上汇聚为一个光斑，
所述光斑为蓝色单波长光线光斑，所述透射型荧光陶瓷将照射于其正面的蓝色单波长光线转换为白色复合波长光线，并在所述荧光陶瓷的背面输出，
所述荧光陶瓷背面的白色光斑的形状与其正面的激光汇聚光斑的形状一一对应，
在荧光陶瓷的背面设置有投影透镜组，以将形成于所述荧光陶瓷背面的白色光斑放大投影，从而形成基础的远光光型。
2.如权利要求1所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元包括一电控偏转反射镜，反射镜可在电子控制微机械偏转组件控制下，绕轴旋转，
所述反射镜为一反射棱，使得原本来自各方向的光线变为同一方向，并沿着汇聚透镜组的光轴方向进入汇聚透镜组。
3.如权利要求2所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述反射棱具有四个反射面，反射面的法线与旋转轴垂直，
所述反射棱反射面的法线在高速往复绕轴摆动中，在电子控制微机械偏转组件所规定的旋转角度范围内，形成一条往复扫描的线段。
4.如权利要求1或2所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，所述光斑形状为一种竖向的细直线型光斑，光斑的横向尺寸小于0.3mm。
5.如权利要求3所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，所述反射棱为一根截面为正方形的柱体，正方形四条边拉伸形成的四侧面中相邻的两侧面分别涂覆有高反射镀膜，其450±20nm反射率≥98％。
6.如权利要求1所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
形成于透射型荧光陶瓷正面的光斑为一种竖向细直线型光斑，
在透射型荧光陶瓷的背面形成对应的一条白色竖向细直线型光斑，
当反射镜受控作高速往复旋转时，所述竖向细直线型光斑也在荧光陶瓷上，沿一条垂直于电子控制微机械偏转组件旋转轴的直线作高速往复来回移动，即扫描，
形成于荧光陶瓷背面、对应的白色竖向细直线型光斑作相应的高速往复来回移动，形成具有视觉暂留效应的白色光斑，
设置于荧光陶瓷背面的投影透镜组，将所述形成于荧光陶瓷背面、具有视觉暂留效应的白色光斑放大投影，形成一个放大的白色矩形光斑，从而形成基础的远光光型。
7.如权利要求1所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，通过投影透镜组透射、投影于前方光屏或光域的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±10°～±40°。
8.如权利要求7所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，通过投影透镜组透射出去的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度在±15-25°，即左右各15-25°，总视角即30-50°。
9.如权利要求7所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向角度进行划分，
由此，在反射镜受控作高速往复旋转，所述竖向细直线型光斑在荧光陶瓷上作高速往复来回移动时，可实时感应特定时刻反射镜偏转的角度，即实时感应特定时刻白色竖向细直线型在光斑扫描过程中的位置，
由此，在白色竖向细直线型光斑扫描过程中的任意特定位置上关闭激光器，就可以形成一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
10.如权利要求8或9所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分。
11.如权利要求10所述一种高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分，在最终的投影的光斑的总横向角度为40°场合，其角分辨率可达到40°/16二进制位(bit)，即，0.0001°。
12.一种高分辨率远光照明控制方法，使用权利要求1-10任一项所述的高分辨率汽车大灯光学模组，其特征在于，
使用探测工具及电子控制微机械偏转组件的后台控制电路和驱动软件，设定通过投影透镜组透射、投影于前方光屏或光域的具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度在±5°～±40°及反射镜在高速往复偏转时零位状态的角度，
对汽车前方进行激光光束扫描，发现道路上的其他参与者，且判定需要对其进行远光光型的遮蔽时，在扫描光斑经过与道路上其他参与者相对应、须遮蔽远光光型的位置时关闭激光器，计算得到该时刻荧光陶瓷背面的细直线状白色光斑在由视觉暂留效应形成的白色大矩形光斑中的具体角度位置，形成所需的远光光型内一个在特定时刻的白色竖向细直线型的暗区。
13.如权利要求12所述一种高分辨率远光照明控制方法，其特征在于，所述电控偏转反射镜单元将上述投影透镜组透射出去具有视觉暂留效应的白色光斑的最大横向投影角度进行16二进制位(bit)的划分。
14.如权利要求13所述一种高分辨率远光照明控制方法，其特征在于，在最终的投影的光斑的总横向角度为40°场合，其角分辨率可达到40°/16二进制位(bit)，即，0.0001°。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107131463A (zh) * 2017-05-25 2017-09-05 上海小糸车灯有限公司 一种具有不同成像能力的投影透镜组
CN107420825A (zh) * 2017-09-27 2017-12-01 上海小糸车灯有限公司 智能化远光照明光学模组和智能化远光照明光学单元
CN108510896A (zh) * 2018-02-10 2018-09-07 深圳市海司恩科技有限公司 旋转式波长转换头、像素单元、显示器及电子设备
CN109855039A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 长城汽车股份有限公司 激光远光模组、激光远光灯和车辆
CN110566899A (zh) * 2018-05-18 2019-12-13 丰田自动车株式会社 车辆用前照灯装置
CN111094840A (zh) * 2017-08-24 2020-05-01 株式会社小糸制作所 车辆用灯具
CN111380028A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 法雷奥市光（中国）车灯有限公司 光学结构，照明方法及相应的车灯和车辆
CN111810916A (zh) * 2020-08-05 2020-10-23 摩登汽车(盐城)有限公司 汽车光照调节装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102939500A (zh) * 2010-05-12 2013-02-20 欧司朗有限公司 前灯模块
CN104344308A (zh) * 2013-07-30 2015-02-11 法雷奥照明公司 具有改进的扫描装置的照明***
CN105121942A (zh) * 2013-02-07 2015-12-02 齐扎拉光***有限责任公司 用于机动车的前大灯和用于产生光分布的方法
KR101617144B1 (ko) * 2014-05-23 2016-05-02 전자부품연구원 고속 레이저 스캐너용 광학계 구조
JP2016132407A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
WO2016169772A1 (de) * 2015-04-24 2016-10-27 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit halbleiter-primärlichtquellen und mindestens einem leuchtstoffkörper

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102939500A (zh) * 2010-05-12 2013-02-20 欧司朗有限公司 前灯模块
CN105121942A (zh) * 2013-02-07 2015-12-02 齐扎拉光***有限责任公司 用于机动车的前大灯和用于产生光分布的方法
CN104344308A (zh) * 2013-07-30 2015-02-11 法雷奥照明公司 具有改进的扫描装置的照明***
KR101617144B1 (ko) * 2014-05-23 2016-05-02 전자부품연구원 고속 레이저 스캐너용 광학계 구조
JP2016132407A (ja) * 2015-01-21 2016-07-25 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
WO2016169772A1 (de) * 2015-04-24 2016-10-27 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit halbleiter-primärlichtquellen und mindestens einem leuchtstoffkörper

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107131463A (zh) * 2017-05-25 2017-09-05 上海小糸车灯有限公司 一种具有不同成像能力的投影透镜组
CN111094840A (zh) * 2017-08-24 2020-05-01 株式会社小糸制作所 车辆用灯具
US11254384B2 (en) 2017-08-24 2022-02-22 Koito Manufaciuring Co., Ltd. Vehicle lamp
CN107420825A (zh) * 2017-09-27 2017-12-01 上海小糸车灯有限公司 智能化远光照明光学模组和智能化远光照明光学单元
CN107420825B (zh) * 2017-09-27 2023-07-14 华域视觉科技(上海)有限公司 智能化远光照明光学模组和智能化远光照明光学单元
CN109855039A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 长城汽车股份有限公司 激光远光模组、激光远光灯和车辆
CN108510896A (zh) * 2018-02-10 2018-09-07 深圳市海司恩科技有限公司 旋转式波长转换头、像素单元、显示器及电子设备
CN108510896B (zh) * 2018-02-10 2022-08-16 深圳市亚特联科技有限公司 旋转式波长转换头、像素单元、显示器及电子设备
CN110566899A (zh) * 2018-05-18 2019-12-13 丰田自动车株式会社 车辆用前照灯装置
CN111380028A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 法雷奥市光（中国）车灯有限公司 光学结构，照明方法及相应的车灯和车辆
CN111810916A (zh) * 2020-08-05 2020-10-23 摩登汽车(盐城)有限公司 汽车光照调节装置

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